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

肺癌是我國發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，多數患者就診時已經處于中晚期，導致治療難度大幅增大。因此，肺癌的實時精準評估技術對于患者的及時發現和治療至關重要。目前常規的肺癌檢查技術中，CT檢查存在電離輻射風險，不適合短期內多次評估，難以實現肺結構病變到肺功能損傷的影像評估。組織活檢雖然準確度高，但是存在創傷性。相比之下，研究團隊自主研發的超靈敏¹²⁹Xe MRI技術突破了傳統CT和組織活檢技術的限制，具有非電離輻射、超靈敏和無創傷檢測的優勢，能夠實現肺部氣血交換功能和微結構的精準定量可視化檢測。

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，肺癌組織的免疫抑制微環境嚴重降低ICB藥物的藥效。臨床數據顯示，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，研究團隊構建了一種活性氧響應型Fe₃O₄基納米造影劑，能夠在腫瘤區域過表達的H₂O₂環境下瓦解，促進肺癌細胞充分利用鐵源，增強肺癌細胞的鐵死亡效果，并可逆轉腫瘤組織的免疫抑制微環境。在進一步結合ICB藥物α-PD-L1的免疫治療中，肺癌抑制率高達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評估活性氧響應型Fe₃O₄介導的肺癌鐵死亡協同免疫治療效果

團隊利用超靈敏¹²⁹Xe MRI技術和Fe₃O₄基納米造影劑監測肺轉移癌的鐵死亡免疫療效。¹²⁹Xe MRI實時監測肺癌療效的結果顯示，隨著肺轉移癌治療效果的提升，肺癌¹²⁹Xe MRI信號逐漸增強，這表明小鼠肺部的通氣缺陷區域逐漸減少，通氣功能逐漸改善。這一結果證明了¹²⁹Xe MRI技術成功實現對肺癌療效的實時監測，同時也證明Fe₃O₄基納米造影劑能夠促進α-PD-L1免疫檢查點阻斷劑的免疫療效。進一步地，團隊利用¹²⁹Xe化學位移飽和恢復技術（chemical shift saturation recovery，CSSR）獲取了肺部氣血交換功能和肺部微結構的影像信息，能夠更加直觀地評價肺癌細胞的生長情況，表明¹²⁹Xe MRI技術能夠實現對肺癌療效的精準評估。這項研究為肺癌療效的實時監測和精準評估提供了新的技術手段，有望成為肺癌治療領域的重要工具。

¹²⁹Xe MRI評估肺轉移癌治療效果

該研究成果以“Monitoring ROS Responsive Fe₃O₄-based Nanoparticle Mediated Ferroptosis & Immunotherapy via ¹²⁹Xe MRI”為題發表在國際學術期刊《德國應用化學》。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計劃、國家自然科學基金、湖北省自然科學基金和中國科學院青年交叉團隊項目的資助。

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