近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄒超研究員與中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院王煥軍教授團(tuán)隊(duì)在膀胱癌化療療效監(jiān)測(cè)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究首次將磁共振氘波譜成像（Deuterium Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging, DMRSI）成功應(yīng)用于膀胱癌動(dòng)物模型，利用低成本氘標(biāo)記葡萄糖探針和更便捷的給藥方案，實(shí)現(xiàn)了腫瘤化療后的無創(chuàng)治療響應(yīng)評(píng)估，相關(guān)成果發(fā)表于Advanced Science, 2025, e14614。

什么是DMRSI

DMRSI是一項(xiàng)利用氘標(biāo)記底物追蹤體內(nèi)代謝動(dòng)態(tài)的磁共振新技術(shù)。你可以把它想象成一個(gè)“代謝雷達(dá)”——實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氘標(biāo)記底物（如氘標(biāo)記葡萄糖）在體內(nèi)向關(guān)鍵代謝產(chǎn)物（如乳酸等）的轉(zhuǎn)化過程，從而直接反映組織內(nèi)部的代謝活躍程度。值得一提的是，DMRSI能夠在完全無電離輻射的前提下獲取高特異性的代謝信息。

與傳統(tǒng)MRI主要觀察身體結(jié)構(gòu)或血流不同，DMRSI直接“看到”的是細(xì)胞內(nèi)部的代謝過程。而在癌癥治療中，代謝變化往往比腫瘤大小變化出現(xiàn)得更早。因此，DMRSI有望在化療開始后很短時(shí)間內(nèi)，就判斷治療是否有效，為醫(yī)生調(diào)整方案爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。

早期發(fā)現(xiàn)化療是否起效

在膀胱癌的小鼠模型中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，DMRSI能夠在化療后僅 24 小時(shí)就捕捉到腫瘤代謝的明顯變化：乳酸相關(guān)信號(hào)下降了 55%–80%，說明了腫瘤在經(jīng)過化療后糖酵解代謝活動(dòng)被顯著抑制。相比之下，此時(shí)常規(guī) MRI 檢查（如彌散加權(quán)成像DWI與動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像DCE）看不出明顯差別。進(jìn)一步的組織學(xué)分析顯示，這些代謝變化與腫瘤增殖下降、細(xì)胞凋亡增加等關(guān)鍵指標(biāo)高度一致。這表明，DMRSI能更早反映治療效果，有望為腫瘤療效評(píng)估提供更及時(shí)、更直觀的影像依據(jù)。

更優(yōu)的探針：效果更好，成本更低

通過體尾靜脈注射實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)[6,6′-2H?]-D-葡萄糖與[2,3,4,6,6′-2H?]-D-葡萄糖兩種探針進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，[2,3,4,6,6′-2H?]-D-葡萄糖在維持原有代謝路徑不變的基礎(chǔ)下，提供了更高的葡萄糖信噪比，同時(shí)產(chǎn)生了更強(qiáng)的氘標(biāo)記水檢測(cè)信號(hào)。值得關(guān)注的是，該探針在合成成本方面相比傳統(tǒng)探針降低了近一個(gè)數(shù)量級(jí)，這一重要突破為解決臨床推廣應(yīng)用中的成本瓶頸問題提供了切實(shí)可行的方案。

更便捷的給藥方式：從靜脈到皮下

在給藥方案方面，團(tuán)隊(duì)在前期尾靜脈注射的基礎(chǔ)上，對(duì) 7.5 g/kg 和 3 g/kg 兩種皮下注射劑量進(jìn)行了優(yōu)化評(píng)估。結(jié)果顯示，把劑量降到 3 g/kg，依然能夠獲得與 7.5 g/kg 接近的葡萄糖–乳酸代謝信號(hào)比。這一發(fā)現(xiàn)不僅證明了皮下注射路徑的可行性，也通過降低同位素探針用量，切實(shí)壓縮了成像成本，為未來臨床推廣提供了更加經(jīng)濟(jì)、易于標(biāo)準(zhǔn)化的給藥方案。

技術(shù)在復(fù)雜模型中同樣有效

在更具挑戰(zhàn)性的原位膀胱癌模型中，優(yōu)化后的成像方案依舊獲得高質(zhì)量的磁共振波譜，展現(xiàn)出良好的普適性，為臨床復(fù)雜解剖環(huán)境下的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。這一結(jié)果也意味著，在未來的臨床環(huán)境中，DMRSI有望穩(wěn)定地應(yīng)用于復(fù)雜部位腫瘤的早期療效評(píng)估。

本研究通過探針優(yōu)化、給藥方式改進(jìn)與模型驗(yàn)證，構(gòu)建了可推廣的膀胱癌早期療效評(píng)估技術(shù)體系。該技術(shù)方案具備高靈敏度、低成本、無輻射等多重優(yōu)勢(shì)，能夠捕捉化療后腫瘤的代謝重編程，為臨床醫(yī)生在解剖結(jié)構(gòu)變化發(fā)生前調(diào)整治療方案提供了可靠的"代謝雷達(dá)"，有望推動(dòng)膀胱癌精準(zhǔn)治療的進(jìn)程。

中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院王煥軍教授，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院鄒超研究員，中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院馮仕庭教授、郭燕教授為論文共同通訊作者，中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院博士研究生孔令敏、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生陽岡汗、中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院碩士研究生翁蓓、中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院技師溫志華為論文共同第一作者。該研究成果得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金和廣東省自然科學(xué)杰出青年基金項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。

DMRSI 能在治療 24 小時(shí)內(nèi)識(shí)別腫瘤反應(yīng)，而常規(guī) MRI（彌散加權(quán)成像DWI與動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像DCE） 無明顯變化

?尾靜脈注射[6,6′-2H?]-D-葡萄糖與[2,3,4,6,6′-2H?]-D-葡萄糖，腫瘤區(qū)域的代謝產(chǎn)物對(duì)比

?皮下膀胱癌模型中[2,3,4,6,6’-2H₅]-D-葡萄糖不同給藥途徑和劑量的DMRSI比較

原位膀胱癌模型的磁共振氘標(biāo)記代謝產(chǎn)物圖像