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胶质母细胞瘤（Glioblastoma）诊断面临挑战，因血脑屏障（BBB）影响，传统 MRI 对比剂难以检测浸润肿瘤。研究人员评估 PEG-SPIONs 用于 MRI 检测弥漫性胶质母细胞瘤的潜力，发现其可增强血管成像，为诊疗提供新方向。
在医学影像的世界里，胶质母细胞瘤（Glioblastoma）如同一个隐匿的 “敌人”，让医生们头疼不已。这种常见的恶性脑癌预后极差，其肿瘤细胞具有高度异质性和侵袭性，导致血脑屏障（BBB）的破坏情况各不相同。在肿瘤核心区域，血脑屏障往往被破坏，但在肿瘤浸润区域，血脑屏障却依然完好。这一特性使得多数诊断对比剂和癌症治疗药物难以进入浸润区域发挥作用，同时也给肿瘤的精准诊断带来了巨大困难。
目前，基于钆的对比剂（GBCAs）如 Gadovist 是胶质母细胞瘤诊断的标准方法之一，但它只能在血脑屏障明显破坏的区域凸显肿瘤，对于浸润区域的肿瘤却无能为力。传统的 MRI 扫描，包括 T1 加权（T1w）、T2 加权（T2w）和 T1 增强扫描（T1-CE），虽然能提供一些信息，但在区分肿瘤和正常组织方面仍存在不足。因此，开发能够突破血脑屏障限制、精准检测肿瘤生长的诊断工具迫在眉睫。
为了解决这些难题，来自澳大利亚悉尼大学等多个研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs）上，评估其作为对比剂用于改善弥漫性脑癌检测的潜力。研究人员通过一系列实验，得出了令人振奋的结论：PEG 化的 SPIONs（PEG-SPIONs）能够增强胶质母细胞瘤的 MRI 成像效果，提供关于肿瘤血管生成的重要信息，为早期诊断和靶向治疗开辟了新途径。这一研究成果发表在《Scientific Reports》上，为胶质母细胞瘤的诊疗带来了新的希望。
在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：首先是动物模型构建，利用不同细胞系构建具有不同血脑屏障特性的胶质母细胞瘤小鼠模型，如 U87MG 细胞系构建血脑屏障高度破坏的肿瘤模型，RN1 细胞系构建血脑屏障完整的浸润性肿瘤模型；其次是 MRI 成像技术，使用不同场强的 MRI 扫描仪对小鼠进行扫描，获取肿瘤生长和纳米颗粒分布的图像；最后是图像后处理技术，运用易感性梯度映射（SGM）方法对图像进行处理，将 SPIONs 产生的负性对比转化为正性对比，以便更好地观察肿瘤。
下面来看具体的研究结果：
- 血脑屏障通透性差异：研究发现，U87MG 原位异种移植物对 Gadovist 具有高通透性，注射后 T1 加权扫描呈现明显阳性对比；而 RN1-luc 干细胞样原位异种移植物注射 Gadovist 后对比有限，表明其血脑屏障对 Gadovist 不渗透，尽管 T2 加权扫描显示高信号强度，但肿瘤浸润区域难以通过 Gadovist 清晰呈现。
- SPIONs 增强血管成像：通过 T2*、T2 和 T1 加权扫描评估 PEG-SPIONs 的摄取情况，发现纳米颗粒在正常神经血管和肿瘤血管生成区域显示出强烈的 T2 * 对比效应。注射 PEG-SPION 后，U87MG 和 RN1-luc 肿瘤血管的对比发生显著变化，且信号在注射后 5 小时基本消失，但在 2 - 3 小时仍可见。组织学染色显示，PEG-SPION 主要定位于肿瘤血管，而非肿瘤细胞。
- SGM 产生正性对比：SGM 技术能够将 PEG-SPIONs 在 U87MG 和 RN1-luc 肿瘤中显示为正性对比，尽管分辨率有所降低。对于 RN1-luc 肿瘤，其血脑屏障功能完整，T2* SGM 虽不能清晰显示肿瘤边界，但可观察到异常血管和血液聚集区域；U87MG 肿瘤则在肿瘤周围区域呈现明亮对比。
- 生物分布特征：通过对 T2*w MR 图像信号强度的量化分析，发现注射 PEG-SPION 后，肝脏和脾脏的平均灰度值（MGV）降低，表明纳米颗粒在这些器官中被摄取。肾脏在注射早期，血管因 SPIONs 的存在而增强对比，但后期信号逐渐减弱。组织学染色也证实了纳米颗粒在肝脏和脾脏中的摄取。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，选择合适的原位胶质母细胞瘤模型对于评估纳米颗粒等治疗手段的摄取和生物分布至关重要。RN1-luc 肿瘤更能模拟肿瘤内血脑屏障的功能，而 PEG-SPIONs 在检测该肿瘤的异常血管和血管生成区域方面优于 Gadovist。此外，PEG-SPIONs 在临床使用剂量下具有较强的 MRI 血管对比效果，主要通过单核吞噬细胞系统的肝脾巨噬细胞摄取和代谢，具有良好的应用前景。然而，研究也存在一些局限性，如使用患者来源的异种移植物存在体内生长周期长和免疫系统受损的问题，样本量较小可能影响统计效力。未来研究可进一步探索抗体或配体靶向的 PEG 化纳米颗粒在胶质母细胞瘤预后和治疗反应监测中的应用，同时需考虑大规模生产符合良好生产规范（Good Manufacturing Practice）的纳米颗粒的可行性。总体而言，这项研究为胶质母细胞瘤的诊断和治疗提供了新的思路和方法，具有重要的临床意义。
