乳腺癌发病机制及防治对策

乳腺癌发病机制及防治对策

乳腺癌是上皮组织的祖先肿瘤，含有丰富的淋巴管和血管，容易转移到淋巴结和血液中。肿瘤的生长微环境、癌细胞与基质细胞的交互作用以及一系列细胞因子等都对肿瘤的发生、发展具有重要影响。MR分子成像在细胞和分子水平研究疾病的病理过程,为乳腺癌的诊断和治疗提供了新视角。特异性靶向对比剂的开发有效提高了分子探针对成像靶点的亲和性和特异性;分子探针信号放大策略的发展和高灵敏度成像仪器的研制有效提高了MR分子成像的敏感性。本文综述MR分子成像各主要方法应用于乳腺癌诊断及治疗的研究现状。1分子探针的制备方法MRI常用对比剂主要包括顺磁性的阳性对比剂(如Gd3+、Mn2+等)和超顺磁性氧化铁(superparamagneticironoxide,SPIO)等阴性对比剂。根据粒径大小的不同,后者可分为超顺磁性氧化铁、超小超顺磁性氧化铁(ultrasmallsuperparamagneticironoxide,USPIO)和单晶体氧化铁(monocrystallineironoxidenanoparticles,MION)。为使MRI对比剂与靶分子有效结合,必须制备高特异性、高亲和力的靶向分子探针,分子探针一般包括两部分功能组件,即亲和基团与信号基团。亲和基团通常为具有高亲和力的特异性抗体、多肽等,能引导分子探针到达靶组织;信号基团为能引起磁共振信号变化的MRI对比剂(如Gd3+、SPIO等)。亲和基团与信号基团的连接主要有以下几种形式,一种为应用双向络合物作为中间物,采取直接络合法介导两者的连接,如Boutry等以DTPA为双向络合物介导Gd3+与可溶性黏附分子E-selectin的配体sialyl-Lewisx的连接;另一种为采用各种微粒转运体或包被物(如脂质体及多聚化合物等)包裹对比剂,再与亲和组件连接,形成球状分子探针,该法为目前较常用的分子探针制备方法,如Li等采用聚乙烯乙二醇包被USPIO后与奥曲肽(乳腺癌细胞上表达的生长抑素受体的特异性结合物)结合,形成MR靶向分子探针。此外,还有一种新的MR分子探针为结合金属的自身特性,制备核壳结构的分子探针,如Wang等制备的核心为磁性纳米微粒,壳层为胶体金的金属复合物,兼有氧化铁的超顺磁性及胶体金的生物分子耦联性能。生物分子在不需共价耦联剂的条件下,通过静电作用、疏水作用、残基侧链的巯基与金的相互作用等即可结合在微粒表面。逄鑫等对核壳结构的金磁微粒(GoldMag)的体外MR实验证明,GoldMag与USPIO的MRI信号特点变化趋势相似。2her-2/neu抑制剂的应用受体是细胞膜或细胞内存在的能与信息分子特异性结合并诱发细胞生理反应的生物分子,具有与配体结合的高特异性和高亲和性,且一般只在某种类型细胞或体内特定的部位中表达。能与受体特异性结合的物质称为配体,主要包括蛋白质和多肽。多肽分子量较小,缺少三级结构,不易产生机体的免疫原性,与受体结合的免疫反应性不受影响,因此更适用于受体成像。乳腺癌的MR受体成像中,较为经典的为Artemov等的针对乳腺癌细胞过量表达的酪氨酸激酶Her-2/neu进行的MR受体成像研究,Her-2/neu的过度表达在肿瘤转化与侵袭中具有重要作用。该方法以两步法标记为基础,采用生物素-亲和素预定位技术作为信号放大策略来探测Her-2/neu受体。在MRI的体内试验中,受体首先被与生物素化的Her-2/neu单克隆抗体标记,之后再引入链霉亲和素化的SPIO对生物素化的单克隆抗体进行靶向探测。将对比剂复合物分为两个分子量相对较小的复合物,能延长对比剂的血液循环时间,促进对比剂转运到肿瘤部位。最近,Yang等用具有高亲和力的尿激酶型纤溶酶原激活物(urokinasetypeplasminogenactivator,uPA)的多肽片段与氨基末端标记的氧化铁结合,制成能与乳腺癌细胞表面过量表达的uPA受体靶向结合的分子探针,并结合MRI与近红外荧光成像证实分子探针与癌细胞的特异性结合。此外,乳腺癌细胞表面还高表达一些特异性的受体,包括雌激素受体、孕激素受体及生长激素抑制素受体等。3细胞mr成像报告基因(reportergene)是一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因,其表达产物容易被鉴定,将其与目的基因相融合,转染靶细胞后在调控序列控制下大量表达,利用其表达产物,可间接了解目的基因的表达情况。该技术可用于监测肿瘤基因治疗疗效以及标记靶细胞以实现细胞的体内示踪等。Weissleder等在最早的报告基因表达的MR成像研究中对体外培养的肿瘤细胞转基因,使其稳定表达转铁蛋白受体(transferrinreceptor,TfR),将其接种于裸鼠体内,再将转铁蛋白修饰的单晶体氧化铁引入裸鼠体内行MR成像,肿瘤区域内出现明显的T2*信号减弱。最近,Ono等将转铁蛋白基因与红色荧光蛋白(DsRed)基因连接,制成多模态的报告基因,转染于肿瘤细胞,转铁蛋白的过度表达促进细胞内铁的过度摄取,明显缩短了MRI的T2弛豫时间,同时还使用光学成像技术对DsRed所发出的红色荧光与MR成像进行对照。这种新的报告基因的优点在于转铁蛋白的高表达可自发促进血液循环中铁的摄取,在不引入外源性对比剂的情况下就可产生能被MR识别的信号。此外,还有一种报告基因成像方法为酶介导的报告基因成像体系,报告基因编码一种酶,能将分子探针捕获入转导的细胞内作为底物特异性催化,常见的有酪氨酸激酶、β-半乳糖苷酶、肌酸激酶等报告基因成像。4肿瘤血管生成乳腺癌是上皮组织起源的肿瘤,含有丰富的淋巴管和血管,好发血行转移和淋巴转移。肿瘤血管生成加速肿瘤的生长和浸润,加上肿瘤血管内皮细胞的不成熟性和基膜的缺损,使肿瘤细胞很容易进入循环系统而发生远处转移。肿瘤血管生成一直是肿瘤生长转移研究的热点,近年来,随着VEGFR-3、prox-1、LYVE-1和podoplanin等一系列淋巴管内皮细胞标记物的发现,对肿瘤淋巴管生成的研究也逐渐深入到了分子水平。许多研究证明肿瘤的微血管密度和微淋巴管密度均与肿瘤的转移和预后相关,但无论是肿瘤血管生成还是淋巴管生成研究,都必须将肿瘤新生血管和淋巴管与正常组织的血管和淋巴管区分开来,才能准确客观地评价肿瘤的血管生成和淋巴管生成。MR监测肿瘤血管生成的典型方法是选择肿瘤血管内皮高表达的ανβ3整合素为成像靶点,将能与ανβ3整合素特异性结合的RGD多肽与USPIO连接,该探针能与肿瘤新生血管特异性结合,定量分析肿瘤新生血管的分布情况。此外,还可选择Endoglin、VEGF、Ang1等与肿瘤血管生成密切相关的蛋白质分子作为成像靶点行MR分子成像。针对肿瘤淋巴管生成的影像学研究已有报道,Brakenhielm等用虫荧光素酶基因作为报告基因标记不同的癌细胞株,接种于小鼠体内,采用光学分子成像观察肿瘤的转移情况,并与肿瘤的微淋巴管密度比较,证明VEGF-C能促进肿瘤微淋巴管生成,导致肿瘤淋巴结转移和远处转移。5mri探针联合探针治疗MR分子成像与肿瘤靶向治疗结合较为紧密的领域为肿瘤的基因治疗,MR分子成像在肿瘤基因治疗中的作用主要体现在基因治疗前预测疗效、治疗中监测基因的表达及治疗后评价疗效。目前,小干扰RNA(smallinterferenceRNA,siRNA)已应用于肿瘤的基因治疗。siRNA是一种小RNA分子,能诱导分子探针到达靶细胞,激发与之互补的目标mRNA的沉默,对目标基因起到靶向治疗作用。MR分子成像可借助脂质体等载体有效介导siRNA的传递并监测其治疗效果,如Medarova等研制的一种能被MRI和近红外荧光成像检测的用于siRNA体内传递的多模态探针,该探针含有葡聚糖包裹的SPIO纳米颗粒、Cy5.5荧光基团、酰基化的精氨酸肽及siRNA。酰基化的精氨酸肽有助于探针膜转位,使其顺利进入靶细胞。肿瘤干细胞研究是肿瘤研究的热点领域,利用干细胞体外培养技术和异种移植模型已发现多种乳腺癌干细胞标志物,包括表型标志物和功能性标志物,且证实一些乳腺癌干细胞标志物与乳腺癌的转移和预后密切相关,Lin-、ESA+、CD44+、CD24-/low细胞为乳腺癌干细胞。Vlashi等采用荧光成像对乳腺癌干细胞进行靶向追踪和显像。随着MR分子影像学的发展,其在乳腺癌肿瘤干细胞的治疗领域也将有广阔的应用空间。6抗高血压药物近年来,磁共振功能成像的发展引人注目,尤其是MRS,由于具备从分子水平直接观测病理生理过程中的代谢产物的功能而备受关注。分子成像中,配体与受体或酶与底物反应后,会引起局部组织肌酸、胆碱等代谢物水平的变化,利用MRS选择感兴趣区,可定量分析各代谢峰的变化,并反映不同化合物的浓度。Li等合成了一种耦联胞嘧啶脱氨酶、生物素、罗丹明和Gd-DOTA功能基团的复合物,胞嘧啶脱氨酶对乳腺癌细胞有特异性的靶向作用,并能催化无毒性的5-氟胞嘧啶转化为有抗癌作用的5-氟尿嘧啶。将该复合物引入移植乳腺癌的小鼠体内后,通过Gd-DOTA的增强作用,MRI寻找复合物在肿瘤组织内高浓度聚集,并且明确其大部分廓清出血浆的最佳时间点,从而既能确保对肿瘤组织的治疗效应,又不至于对正常组织产生生物毒性。于最佳时间点引入药物前体5-氟胞嘧啶,采用MRS检测5-氟胞嘧啶波峰向5-氟尿嘧啶的变化,反映复合物中胞嘧啶脱氨酶的有效性和稳定性,预测肿瘤治疗效果。Krishnamachary等在最近的研究中采用慢病毒介导的短发卡样RNA(shorthairpinRNA,shRNA)抑制乳腺癌生长,该shRNA能抑制胆碱激酶(一种在多种肿瘤中过度表达的酶)基因的表达,从而抑制磷酸胆碱的生成,肿瘤内的磷酸胆碱和总胆碱的量可被1H-MRS或31P-MRS所检测,胆碱激酶活性的下降最终会导致人乳腺癌细胞的分化或增殖能力下降。7乳腺癌mr分子的制备和鉴定MR分子成像的普遍难题是选择特异性靶向对比剂以及如何促进分子探针跨越生理屏障有效到达靶组织及靶细胞内。首先要逃避血液循环中吞噬细胞的非特异性吞噬作用,到达靶组织后还要能与靶细胞表面受体有效结合,或能顺利穿透细胞膜与细胞内受体结合。肿瘤MR分子成像敏感性相对较低,特异性靶点较少,需要进一步研发更有