加州大学旧金山分校（UCSF）与GE Healthcare公司联合开发了一项创新的成像技术，利用一种天然糖类代谢物——丙酮酸（pyruvate），实现了对肿瘤的精确成像，并为监测癌症药物治疗效果提供了一种非侵入性的新方法。

该技术基于一种名为丙酮酸的化合物。当体内分解葡萄糖时，会生成丙酮酸，它通常为细胞提供能量。然而，在癌细胞中，丙酮酸更频繁地被转化为另一种化合物——乳酸（lactate）。这一代谢重编程现象被称为Warburg效应，是癌症代谢的标志性特征之一。

以往的动物研究证实，科学家通过一种称为超极化（hyperpolarization）的技术，将超极化丙酮酸注入体内，借助磁共振成像（MRI）即可追踪丙酮酸转化为乳酸的过程。基于生成的乳酸量及转化率，研究人员能够精确检测小鼠肿瘤的边界，确定哪些癌症最具侵袭性，并在出现身体改变之前，早期追踪肿瘤对药物治疗的生化反应。

现在，来自UCSF的科学家与GE Healthcare的合作者针对31名患者开展了研究，证实该技术可安全应用于人类，并能有效检测前列腺癌患者体内的肿瘤。研究结果于8月14日发表在《科学转化医学》（Science Translational Medicine）杂志上。

尽管这是首个旨在确定安全剂量及验证有效性的人类研究，但它为利用该技术以非侵入性方式诊断各种癌症及追踪治疗奠定了基础。

“我们现在获得了患者的安全剂量，这是我们的主要目的，”该研究的主要作者、UCSF Surbeck先进成像实验室主任、放射学教授Sarah J. Nelson博士说。

“在动物模型中，乳酸量与丙酮酸量的比值与癌症侵袭性直接相关。我们还有大量数据证实，治疗后癌症中的这一数值减小。这是非常普遍的分子，对于针对特殊个体定制治疗具有重要意义。”

前列腺癌是最常见的癌症类型之一。根据美国疾病控制与预防中心（CDC）统计，美国每年报道超过20万新发病例。人们广泛认可，筛查男性的前列腺特异性抗原（PSA）可以在较早期、可能更容易治愈的阶段鉴别出更多前列腺癌患者。然而，许多肿瘤生长缓慢，难以预测其进展风险。

对于肿瘤科医生而言，这种实时成像可以即时反馈患者是否应该继续积极监测肿瘤或寻求治疗，以及标准治疗或临床试验中的治疗是否有效。

论文共同作者、UCSF医学与泌尿科学教授、肿瘤科医生Eric Small博士说：“任何一种前列腺癌治疗，包括放射治疗和手术，都有自然风险。这些风险会对患者的生活质量产生巨大影响。这一技术开始让我们能够更精确地评估个别患者癌症的实际程度和风险，这极其重要，但到目前为止仍是很大程度上未满足的医疗需求。”

在2010年12月启动的这项临床研究中，研究人员给丙酮酸标记上碳-13（carbon-13），将这一“超极化丙酮酸”显像剂注入到UCSF医疗中心和Helen Diller家庭综合癌症中心的31名前列腺癌患者体内。随后，研究小组利用MRI追踪了丙酮酸及在前列腺癌中它转化为乳酸的情况。与以往的小鼠研究一致，较高较强的信号表明丙酮酸更快速地转化为乳酸，这可能是更具侵袭性癌症的标志。相反，在正常前列腺中只检测到非常有限的转化。

该研究特别聚焦于具有低级别肿瘤且尚未接受治疗的患者，确定了所需丙酮酸的安全及合适剂量。未来的研究将利用这一技术评估癌症治疗缩小患者肿瘤的效应，借助这一认识，医生可以评估个体所需的化疗剂量。

尽管进入潜在商业应用还需5-10年时间，UCSF已获得资金资助，将这一技术扩展至脑癌、乳腺癌、肝癌、淋巴癌、胰腺癌和前列腺癌患者的研究。GE Healthcare也开发出了可以在一般技术环境中处理这种超极化丙酮酸的设备，以促成未来更广阔的临床试验。

（生物通：何嫱）