近日，精密測量院研究團(tuán)隊在利用超靈敏¹²⁹Xe MRI技術(shù)評估肺癌療效方面取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊利用自主研發(fā)的“多核（¹H/¹⁹F/¹²⁹Xe）磁共振活體分析系統(tǒng)”，結(jié)合團(tuán)隊構(gòu)建的一種新型Fe₃O₄基納米造影劑，成功實現(xiàn)了肺轉(zhuǎn)移癌免疫療效的¹²⁹Xe MRI實時精準(zhǔn)評估，為肺癌療效評估提供了新的視角和解決方案。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在國際知名期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上。

肺癌是我國發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤，其五年生存率低于20%。由于早期癥狀不明顯，多數(shù)患者就診時已經(jīng)處于中晚期，導(dǎo)致治療難度大幅增大。因此，肺癌的實時精準(zhǔn)評估技術(shù)對于患者的及時發(fā)現(xiàn)和治療至關(guān)重要。目前常規(guī)的肺癌檢查技術(shù)中，CT檢查存在電離輻射風(fēng)險，不適合短期內(nèi)多次評估，難以實現(xiàn)肺結(jié)構(gòu)病變到肺功能損傷的影像評估。組織活檢雖然準(zhǔn)確度高，但是存在創(chuàng)傷性。相比之下，研究團(tuán)隊自主研發(fā)的超靈敏¹²⁹Xe MRI技術(shù)突破了傳統(tǒng)CT和組織活檢技術(shù)的限制，具有非電離輻射、超靈敏和無創(chuàng)傷檢測的優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)肺部氣血交換功能和微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)定量可視化檢測。

在肺癌臨床治療中，相比其它治療手段（化療、放療等），基于免疫檢查點阻斷（immune checkpoint blockade，ICB）策略的免疫療法在根除肺癌方面具有巨大潛力。然而，基于ICB策略的免疫治療需要依賴健康的免疫系統(tǒng)，肺癌組織的免疫抑制微環(huán)境嚴(yán)重降低ICB藥物的藥效。臨床數(shù)據(jù)顯示，僅有15-20%的肺癌患者對PD-1/PD-L1免疫檢查點阻斷劑敏感。為了提高ICB策略的免疫治療效果，研究團(tuán)隊構(gòu)建了一種活性氧響應(yīng)型Fe₃O₄基納米造影劑，能夠在腫瘤區(qū)域過表達(dá)的H₂O₂環(huán)境下瓦解，促進(jìn)肺癌細(xì)胞充分利用鐵源，增強(qiáng)肺癌細(xì)胞的鐵死亡效果，并可逆轉(zhuǎn)腫瘤組織的免疫抑制微環(huán)境。在進(jìn)一步結(jié)合ICB藥物α-PD-L1的免疫治療中，肺癌抑制率高達(dá)88.2%，而單獨給予α-PD-L1治療的肺癌抑制率僅為2.4%，將肺癌免疫治療效果提升36.8倍。

¹²⁹Xe MRI評估活性氧響應(yīng)型Fe₃O₄介導(dǎo)的肺癌鐵死亡協(xié)同免疫治療效果

團(tuán)隊利用超靈敏¹²⁹Xe MRI技術(shù)和Fe₃O₄基納米造影劑監(jiān)測肺轉(zhuǎn)移癌的鐵死亡免疫療效。¹²⁹Xe MRI實時監(jiān)測肺癌療效的結(jié)果顯示，隨著肺轉(zhuǎn)移癌治療效果的提升，肺癌¹²⁹Xe MRI信號逐漸增強(qiáng)，這表明小鼠肺部的通氣缺陷區(qū)域逐漸減少，通氣功能逐漸改善。這一結(jié)果證明了¹²⁹Xe MRI技術(shù)成功實現(xiàn)對肺癌療效的實時監(jiān)測，同時也證明Fe₃O₄基納米造影劑能夠促進(jìn)α-PD-L1免疫檢查點阻斷劑的免疫療效。進(jìn)一步地，團(tuán)隊利用¹²⁹Xe化學(xué)位移飽和恢復(fù)技術(shù)（chemical shift saturation recovery，CSSR）獲取了肺部氣血交換功能和肺部微結(jié)構(gòu)的影像信息，能夠更加直觀地評價肺癌細(xì)胞的生長情況，表明¹²⁹Xe MRI技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對肺癌療效的精準(zhǔn)評估。這項研究為肺癌療效的實時監(jiān)測和精準(zhǔn)評估提供了新的技術(shù)手段，有望成為肺癌治療領(lǐng)域的重要工具。

¹²⁹Xe MRI評估肺轉(zhuǎn)移癌治療效果

該研究成果以“Monitoring ROS Responsive Fe₃O₄-based Nanoparticle Mediated Ferroptosis & Immunotherapy via ¹²⁹Xe MRI”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》。精密測量院研究員張磊和博士后丘茂松為文章共同第一作者，研究員陳世楨和周欣為通訊作者。

該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、湖北省自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青年交叉團(tuán)隊項目的資助。

論文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202403771