乳腺癌發(fā)病機(jī)制及防治對(duì)策

乳腺癌發(fā)病機(jī)制及防治對(duì)策

乳腺癌是上皮組織的祖先腫瘤，含有豐富的淋巴管和血管，容易轉(zhuǎn)移到淋巴結(jié)和血液中。腫瘤的生長微環(huán)境、癌細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞的交互作用以及一系列細(xì)胞因子等都對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展具有重要影響。MR分子成像在細(xì)胞和分子水平研究疾病的病理過程,為乳腺癌的診斷和治療提供了新視角。特異性靶向?qū)Ρ葎┑拈_發(fā)有效提高了分子探針對(duì)成像靶點(diǎn)的親和性和特異性;分子探針信號(hào)放大策略的發(fā)展和高靈敏度成像儀器的研制有效提高了MR分子成像的敏感性。本文綜述MR分子成像各主要方法應(yīng)用于乳腺癌診斷及治療的研究現(xiàn)狀。1分子探針的制備方法MRI常用對(duì)比劑主要包括順磁性的陽性對(duì)比劑(如Gd3+、Mn2+等)和超順磁性氧化鐵(superparamagneticironoxide,SPIO)等陰性對(duì)比劑。根據(jù)粒徑大小的不同,后者可分為超順磁性氧化鐵、超小超順磁性氧化鐵(ultrasmallsuperparamagneticironoxide,USPIO)和單晶體氧化鐵(monocrystallineironoxidenanoparticles,MION)。為使MRI對(duì)比劑與靶分子有效結(jié)合,必須制備高特異性、高親和力的靶向分子探針,分子探針一般包括兩部分功能組件,即親和基團(tuán)與信號(hào)基團(tuán)。親和基團(tuán)通常為具有高親和力的特異性抗體、多肽等,能引導(dǎo)分子探針到達(dá)靶組織;信號(hào)基團(tuán)為能引起磁共振信號(hào)變化的MRI對(duì)比劑(如Gd3+、SPIO等)。親和基團(tuán)與信號(hào)基團(tuán)的連接主要有以下幾種形式,一種為應(yīng)用雙向絡(luò)合物作為中間物,采取直接絡(luò)合法介導(dǎo)兩者的連接,如Boutry等以DTPA為雙向絡(luò)合物介導(dǎo)Gd3+與可溶性黏附分子E-selectin的配體sialyl-Lewisx的連接;另一種為采用各種微粒轉(zhuǎn)運(yùn)體或包被物(如脂質(zhì)體及多聚化合物等)包裹對(duì)比劑,再與親和組件連接,形成球狀分子探針,該法為目前較常用的分子探針制備方法,如Li等采用聚乙烯乙二醇包被USPIO后與奧曲肽(乳腺癌細(xì)胞上表達(dá)的生長抑素受體的特異性結(jié)合物)結(jié)合,形成MR靶向分子探針。此外,還有一種新的MR分子探針為結(jié)合金屬的自身特性,制備核殼結(jié)構(gòu)的分子探針,如Wang等制備的核心為磁性納米微粒,殼層為膠體金的金屬復(fù)合物,兼有氧化鐵的超順磁性及膠體金的生物分子耦聯(lián)性能。生物分子在不需共價(jià)耦聯(lián)劑的條件下,通過靜電作用、疏水作用、殘基側(cè)鏈的巰基與金的相互作用等即可結(jié)合在微粒表面。逄鑫等對(duì)核殼結(jié)構(gòu)的金磁微粒(GoldMag)的體外MR實(shí)驗(yàn)證明,GoldMag與USPIO的MRI信號(hào)特點(diǎn)變化趨勢相似。2her-2/neu抑制劑的應(yīng)用受體是細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)存在的能與信息分子特異性結(jié)合并誘發(fā)細(xì)胞生理反應(yīng)的生物分子,具有與配體結(jié)合的高特異性和高親和性,且一般只在某種類型細(xì)胞或體內(nèi)特定的部位中表達(dá)。能與受體特異性結(jié)合的物質(zhì)稱為配體,主要包括蛋白質(zhì)和多肽。多肽分子量較小,缺少三級(jí)結(jié)構(gòu),不易產(chǎn)生機(jī)體的免疫原性,與受體結(jié)合的免疫反應(yīng)性不受影響,因此更適用于受體成像。乳腺癌的MR受體成像中,較為經(jīng)典的為Artemov等的針對(duì)乳腺癌細(xì)胞過量表達(dá)的酪氨酸激酶Her-2/neu進(jìn)行的MR受體成像研究,Her-2/neu的過度表達(dá)在腫瘤轉(zhuǎn)化與侵襲中具有重要作用。該方法以兩步法標(biāo)記為基礎(chǔ),采用生物素-親和素預(yù)定位技術(shù)作為信號(hào)放大策略來探測Her-2/neu受體。在MRI的體內(nèi)試驗(yàn)中,受體首先被與生物素化的Her-2/neu單克隆抗體標(biāo)記,之后再引入鏈霉親和素化的SPIO對(duì)生物素化的單克隆抗體進(jìn)行靶向探測。將對(duì)比劑復(fù)合物分為兩個(gè)分子量相對(duì)較小的復(fù)合物,能延長對(duì)比劑的血液循環(huán)時(shí)間,促進(jìn)對(duì)比劑轉(zhuǎn)運(yùn)到腫瘤部位。最近,Yang等用具有高親和力的尿激酶型纖溶酶原激活物(urokinasetypeplasminogenactivator,uPA)的多肽片段與氨基末端標(biāo)記的氧化鐵結(jié)合,制成能與乳腺癌細(xì)胞表面過量表達(dá)的uPA受體靶向結(jié)合的分子探針,并結(jié)合MRI與近紅外熒光成像證實(shí)分子探針與癌細(xì)胞的特異性結(jié)合。此外,乳腺癌細(xì)胞表面還高表達(dá)一些特異性的受體,包括雌激素受體、孕激素受體及生長激素抑制素受體等。3細(xì)胞mr成像報(bào)告基因(reportergene)是一種編碼可被檢測的蛋白質(zhì)或酶的基因,其表達(dá)產(chǎn)物容易被鑒定,將其與目的基因相融合,轉(zhuǎn)染靶細(xì)胞后在調(diào)控序列控制下大量表達(dá),利用其表達(dá)產(chǎn)物,可間接了解目的基因的表達(dá)情況。該技術(shù)可用于監(jiān)測腫瘤基因治療療效以及標(biāo)記靶細(xì)胞以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的體內(nèi)示蹤等。Weissleder等在最早的報(bào)告基因表達(dá)的MR成像研究中對(duì)體外培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)基因,使其穩(wěn)定表達(dá)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(transferrinreceptor,TfR),將其接種于裸鼠體內(nèi),再將轉(zhuǎn)鐵蛋白修飾的單晶體氧化鐵引入裸鼠體內(nèi)行MR成像,腫瘤區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)明顯的T2*信號(hào)減弱。最近,Ono等將轉(zhuǎn)鐵蛋白基因與紅色熒光蛋白(DsRed)基因連接,制成多模態(tài)的報(bào)告基因,轉(zhuǎn)染于腫瘤細(xì)胞,轉(zhuǎn)鐵蛋白的過度表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)鐵的過度攝取,明顯縮短了MRI的T2弛豫時(shí)間,同時(shí)還使用光學(xué)成像技術(shù)對(duì)DsRed所發(fā)出的紅色熒光與MR成像進(jìn)行對(duì)照。這種新的報(bào)告基因的優(yōu)點(diǎn)在于轉(zhuǎn)鐵蛋白的高表達(dá)可自發(fā)促進(jìn)血液循環(huán)中鐵的攝取,在不引入外源性對(duì)比劑的情況下就可產(chǎn)生能被MR識(shí)別的信號(hào)。此外,還有一種報(bào)告基因成像方法為酶介導(dǎo)的報(bào)告基因成像體系,報(bào)告基因編碼一種酶,能將分子探針捕獲入轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)作為底物特異性催化,常見的有酪氨酸激酶、β-半乳糖苷酶、肌酸激酶等報(bào)告基因成像。4腫瘤血管生成乳腺癌是上皮組織起源的腫瘤,含有豐富的淋巴管和血管,好發(fā)血行轉(zhuǎn)移和淋巴轉(zhuǎn)移。腫瘤血管生成加速腫瘤的生長和浸潤,加上腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞的不成熟性和基膜的缺損,使腫瘤細(xì)胞很容易進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)而發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。腫瘤血管生成一直是腫瘤生長轉(zhuǎn)移研究的熱點(diǎn),近年來,隨著VEGFR-3、prox-1、LYVE-1和podoplanin等一系列淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn),對(duì)腫瘤淋巴管生成的研究也逐漸深入到了分子水平。許多研究證明腫瘤的微血管密度和微淋巴管密度均與腫瘤的轉(zhuǎn)移和預(yù)后相關(guān),但無論是腫瘤血管生成還是淋巴管生成研究,都必須將腫瘤新生血管和淋巴管與正常組織的血管和淋巴管區(qū)分開來,才能準(zhǔn)確客觀地評(píng)價(jià)腫瘤的血管生成和淋巴管生成。MR監(jiān)測腫瘤血管生成的典型方法是選擇腫瘤血管內(nèi)皮高表達(dá)的ανβ3整合素為成像靶點(diǎn),將能與ανβ3整合素特異性結(jié)合的RGD多肽與USPIO連接,該探針能與腫瘤新生血管特異性結(jié)合,定量分析腫瘤新生血管的分布情況。此外,還可選擇Endoglin、VEGF、Ang1等與腫瘤血管生成密切相關(guān)的蛋白質(zhì)分子作為成像靶點(diǎn)行MR分子成像。針對(duì)腫瘤淋巴管生成的影像學(xué)研究已有報(bào)道,Brakenhielm等用蟲熒光素酶基因作為報(bào)告基因標(biāo)記不同的癌細(xì)胞株,接種于小鼠體內(nèi),采用光學(xué)分子成像觀察腫瘤的轉(zhuǎn)移情況,并與腫瘤的微淋巴管密度比較,證明VEGF-C能促進(jìn)腫瘤微淋巴管生成,導(dǎo)致腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。5mri探針聯(lián)合探針治療MR分子成像與腫瘤靶向治療結(jié)合較為緊密的領(lǐng)域?yàn)槟[瘤的基因治療,MR分子成像在腫瘤基因治療中的作用主要體現(xiàn)在基因治療前預(yù)測療效、治療中監(jiān)測基因的表達(dá)及治療后評(píng)價(jià)療效。目前,小干擾RNA(smallinterferenceRNA,siRNA)已應(yīng)用于腫瘤的基因治療。siRNA是一種小RNA分子,能誘導(dǎo)分子探針到達(dá)靶細(xì)胞,激發(fā)與之互補(bǔ)的目標(biāo)mRNA的沉默,對(duì)目標(biāo)基因起到靶向治療作用。MR分子成像可借助脂質(zhì)體等載體有效介導(dǎo)siRNA的傳遞并監(jiān)測其治療效果,如Medarova等研制的一種能被MRI和近紅外熒光成像檢測的用于siRNA體內(nèi)傳遞的多模態(tài)探針,該探針含有葡聚糖包裹的SPIO納米顆粒、Cy5.5熒光基團(tuán)、酰基化的精氨酸肽及siRNA。?；木彼犭挠兄谔结樐まD(zhuǎn)位,使其順利進(jìn)入靶細(xì)胞。腫瘤干細(xì)胞研究是腫瘤研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域,利用干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)和異種移植模型已發(fā)現(xiàn)多種乳腺癌干細(xì)胞標(biāo)志物,包括表型標(biāo)志物和功能性標(biāo)志物,且證實(shí)一些乳腺癌干細(xì)胞標(biāo)志物與乳腺癌的轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān),Lin-、ESA+、CD44+、CD24-/low細(xì)胞為乳腺癌干細(xì)胞。Vlashi等采用熒光成像對(duì)乳腺癌干細(xì)胞進(jìn)行靶向追蹤和顯像。隨著MR分子影像學(xué)的發(fā)展,其在乳腺癌腫瘤干細(xì)胞的治療領(lǐng)域也將有廣闊的應(yīng)用空間。6抗高血壓藥物近年來,磁共振功能成像的發(fā)展引人注目,尤其是MRS,由于具備從分子水平直接觀測病理生理過程中的代謝產(chǎn)物的功能而備受關(guān)注。分子成像中,配體與受體或酶與底物反應(yīng)后,會(huì)引起局部組織肌酸、膽堿等代謝物水平的變化,利用MRS選擇感興趣區(qū),可定量分析各代謝峰的變化,并反映不同化合物的濃度。Li等合成了一種耦聯(lián)胞嘧啶脫氨酶、生物素、羅丹明和Gd-DOTA功能基團(tuán)的復(fù)合物,胞嘧啶脫氨酶對(duì)乳腺癌細(xì)胞有特異性的靶向作用,并能催化無毒性的5-氟胞嘧啶轉(zhuǎn)化為有抗癌作用的5-氟尿嘧啶。將該復(fù)合物引入移植乳腺癌的小鼠體內(nèi)后,通過Gd-DOTA的增強(qiáng)作用,MRI尋找復(fù)合物在腫瘤組織內(nèi)高濃度聚集,并且明確其大部分廓清出血漿的最佳時(shí)間點(diǎn),從而既能確保對(duì)腫瘤組織的治療效應(yīng),又不至于對(duì)正常組織產(chǎn)生生物毒性。于最佳時(shí)間點(diǎn)引入藥物前體5-氟胞嘧啶,采用MRS檢測5-氟胞嘧啶波峰向5-氟尿嘧啶的變化,反映復(fù)合物中胞嘧啶脫氨酶的有效性和穩(wěn)定性,預(yù)測腫瘤治療效果。Krishnamachary等在最近的研究中采用慢病毒介導(dǎo)的短發(fā)卡樣RNA(shorthairpinRNA,shRNA)抑制乳腺癌生長,該shRNA能抑制膽堿激酶(一種在多種腫瘤中過度表達(dá)的酶)基因的表達(dá),從而抑制磷酸膽堿的生成,腫瘤內(nèi)的磷酸膽堿和總膽堿的量可被1H-MRS或31P-MRS所檢測,膽堿激酶活性的下降最終會(huì)導(dǎo)致人乳腺癌細(xì)胞的分化或增殖能力下降。7乳腺癌mr分子的制備和鑒定MR分子成像的普遍難題是選擇特異性靶向?qū)Ρ葎┮约叭绾未龠M(jìn)分子探針跨越生理屏障有效到達(dá)靶組織及靶細(xì)胞內(nèi)。首先要逃避血液循環(huán)中吞噬細(xì)胞的非特異性吞噬作用,到達(dá)靶組織后還要能與靶細(xì)胞表面受體有效結(jié)合,或能順利穿透細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合。腫瘤MR分子成像敏感性相對(duì)較低,特異性靶點(diǎn)較少,需要進(jìn)一步研發(fā)更有