更好地观察肿瘤

　　水在膜转运体上的循环是细胞代谢的一个标志，对肿瘤和其他疾病的特征具有潜在的高诊断意义。在angewandte Chemie杂志上，一个意大利研究小组介绍了一种新的基于核磁共振成像的方法来评估这种水交换。通过这种方法，他们能够估计小鼠肿瘤模型的恶性程度和治疗成功率。

　　

水在膜转运体上的循环是细胞代谢的一个标志，对肿瘤和其他疾病的特征具有潜在的高诊断意义。在Angewandte Chemie杂志上，一个意大利研究小组介绍了一种新的基于核磁共振成像的方法来评估这种水交换。通过这种方法，他们能够估计小鼠肿瘤模型的恶性程度和治疗成功率。

并非所有癌症都是一样的。根据肿瘤的类型，一种特定的治疗方法可能会成功，也可能完全失败。为了有针对性的、有效的、尽可能温和的治疗，精确定位肿瘤并确定其恶性是很重要的。磁共振成像(MRI)为肿瘤的表征提供了极好的时间和空间分辨率的图像。在这个过程中，病人躺在一个有很强磁场的“管子”里。质子(氢原子的原子核)的自旋在磁场中排列整齐。无线电波被射入并同步自旋的进动，暂时翻转其中一些。根据组织的组成，这种“磁化”在不同的时间(松弛)消失。这可以用来计算3D图像。钆造影剂减少松弛时间。这些药物在肿瘤中更集中，因为它们的血管特别具有渗透性。这增加了对比，更容易确定肿瘤。

造影剂只在肿瘤的细胞外区室扩散;它们不会进入肿瘤细胞。由Giuseppe Ferrauto和Silvio Aime领导的团队想要利用这一特性来确定通过细胞膜的水交换程度。肿瘤细胞比健康细胞代谢更活跃，在细胞膜上有更多的转运蛋白和通道。这些蛋白质也允许水进出细胞，而水交换的程度是衡量肿瘤侵袭性的一个指标。然而，传统的核磁共振不能显示这一点。

来自都灵大学和那不勒斯IRCCS SDN SynLab的研究小组决定使用一种名为CEST(化学交换饱和转移)的新型MRI方法。自由水和生物分子中的含氢基团(如肌酸中的胺基)之间有恒定的质子交换。质子可以被“磁化”的无线电频率取决于质子的化学环境，因此，例如，自由水中的质子和与肌酸结合的质子的频率是不同的。有了匹配的脉冲，肌酸结合的质子就可以饱和。这些质子被交换并与附近的自由水结合。当它们这样做时，它们保持“饱和磁化状态”。如果用合适频率的无线电波对自由水质子进行脉冲，那么越来越多的这些质子已经被磁化，无法吸收能量(磁共振图像中的CEST信号)。吸收减少，直到质子交换达到平衡。这使得得出关于细胞中肌酸和其他质子交换分子浓度的结论成为可能，这可以用于癌症表型分析。

如果使用造影剂并进入细胞外隔室，则那里的水质子的磁化明显更快地降低。因为水是通过膜交换的，所以细胞内磁化的水质子的数量也减少得更快。这反过来又改变了CEST信号。添加造影剂后的变化反映了肿瘤细胞膜对水的渗透性。

研究小组在不同恶性程度的乳腺癌小鼠模型中测试了这种方法。正如预期的那样，可观察到的水交换随着肿瘤的侵袭性增加而增加。在肿瘤内，也可以区分不同恶性肿瘤的区域。细胞抑制剂阿霉素立即降低了水的渗透性。

因此，该方法揭示了肿瘤表型，并为评估化疗结果提供了新的工具。

A Magnetic Resonance Imaging-Chemical Exchange Saturation Transfer (MRI-CEST) Method for the Detection of Water Cycling across Cellular Membranes