基于放疗动物模型验证PET分子影像对头颈部鳞癌放疗应答的早期预判价值

头颈部鳞癌放疗后存在一定比例局部复发，现有影像学手段往往需要等待肿瘤体积发生明显改变才能评价疗效，难以实现治疗早期甄别放疗抵抗病灶。伦敦国王学院生物医学工程与影像科学学院（School of Biomedical Engineering and Imaging Sciences, King’s College London）Sambasivan 团队使用普锐斯 SmART 图像引导小动物辐照X射线辐照仪，结合 [¹⁸F] FSPG PET 显像，在 FaDu 细胞及移植瘤模型中探究该示踪剂作为放疗早期应答标志物的可行性。结果显示放疗诱导氧化应激后肿瘤 [¹⁸F] FSPG 摄取显著下降，该变化早于肿瘤体积缩小；该显像手段可在放疗疗程中无创预判肿瘤响应，为头颈部鳞癌个体化放疗、治疗方案早期调整提供新的影像策略。

材料与方法

体外培养人喉鳞癌 FaDu 细胞，开展细胞辐照、caspase-3 凋亡检测、ROS、GSH 谷胱甘肽检测与 [¹⁸F] FSPG 示踪剂摄取实验；构建 Balb/c 裸鼠 FaDu 皮下移植瘤模型。设置对照组与分次放疗组，于治疗第 0 天、第 7 天进行 [¹⁸F] FSPG-MicroPET/CT 扫描；治疗终点取材肿瘤组织，检测 Ki-67、CC3 凋亡蛋白表达以及组织内 GSH 水平。

辐照实验方案

细胞与动物放疗均采用普锐斯 SmART图像引导小动物辐照 X射线辐照仪，设备参数 225 kV，20 mA，搭配 0.3 mm 铜滤片。体外细胞照射剂量率 5.63 Gy/min，给予 2-10 Gy 单次照射；体内移植瘤采用 SmART-ATP 计划软件，双对向 10 mm 圆形射野，总剂量 24 Gy，分 8 次每次 3 Gy 分次局部靶向照射，全程异氟烷麻醉固定小鼠。

图 2：（原文 Fig.1D）FaDu 细胞受照后 [¹⁸F] FSPG 示踪剂摄取随时间变化曲线

主要研究结果

10 Gy 单次照射 FaDu 细胞后，凋亡与 ROS 水平显著升高，细胞内 [¹⁸F] FSPG 摄取下降 33%，而 GSH 总量未见明显改变。体内分次放疗模型中，放疗第 7 天（尚未出现肿瘤体积缩小），治疗组肿瘤 [¹⁸F] FSPG 摄取已下降近一半，对照组示踪剂摄取无显著变化。治疗终点肿瘤组织检测证实，放疗组 Ki-67 增殖指数显著降低，CC3 凋亡水平上升，组织 GSH 含量明显下降。该示踪剂的信号改变早于肿瘤大小变化，相比 FDG-PET 可规避放疗后局部炎症带来的判读干扰。

图 3：（原文 Fig.2）移植瘤模型 [¹⁸F] FSPG-PET 成像、肿瘤体积与示踪剂摄取定量结果

结论

伦敦国王学院的临床前研究证实，[¹⁸F] FSPG-PET 可作为头颈部鳞癌放疗早期应答的无创影像标志物，肿瘤示踪剂摄取下降可先于肿瘤体积退缩，实现治疗过程中早期识别放疗抵抗亚病灶。该示踪剂已有人体临床研究基础，具备快速向临床转化的潜力，有望指导放疗剂量递增、方案及时调整，改善头颈部鳞癌患者预后。

图 4：（原文 Fig.3）放疗终点肿瘤 Ki-67、CC3 免疫组化及组织 GSH 定量检测

原文出处DOI：10.1038/s44303-024-00038-y