在最近一项研究中，剑桥大学的研究人员表明，成像技术可以代替对侵入性组织活检的需求，以帮助快速确定癌症治疗是否有效。

在《Cancer Cell》杂志上发表的一项研究中，英国癌症研究中心(CRUK)剑桥研究所的研究人员展示了如何使用一种称为超极化的新技术(该技术涉及在强磁场中有效地磁化分子)来监控药物对缓解癌细胞生长方面的有效性。

在健康组织中，细胞增殖是严格控制的过程。当这个过程出错时，细胞周期会被打破会，导致不受控制的生长和肿瘤的发展。

然而，所有组织的生长与维持都需要“能量”，我们的细胞分解葡萄糖和其他糖类以产生丙酮酸，然后将其转化为乳酸。这对于产生能量很重要。

肿瘤的代谢与健康细胞不同，通常会产生更多的乳酸。该代谢途径受到称为FOXM1的蛋白质的影响，该蛋白质控制将丙酮酸转化为乳酸的代谢酶的产生。 FOXM1还控制许多其他与细胞生长和增殖有关的蛋白质的产生。

在所有乳腺癌病例中，约有70%是一种称为雌激素受体(ER)阳性的类型。在许多ER阳性乳腺癌病例中，一种称为PI3Ka的酶被激活。这导致了FOXM1的丰度，使癌细胞无法控制地生长，这是肿瘤细胞的特征。

目前正在乳腺癌患者中测试抑制PI3Ka的药物。这类药物应能够减少FOXM1的量并检查肿瘤的生长。但是，患者的肿瘤可能对PI3Ka抑制剂具有先天性抵抗力，或者随着时间的推移会获得抵抗力，从而使药物的疗效越来越差。

CRUK剑桥研究所的第一作者Susana Ros博士说：“由于癌症治疗的进步，我们的药物变得越来越具有针对性，但并不是所有的药物都能在每种情况下都起作用-有些肿瘤对特定药物有抵抗力。我们需要的是生物标记物，可以告诉我们药物是否有效。”

研究人员从患者身上获取了乳腺癌细胞，并在小鼠的“化身”中进行了生长，以使他们能够详细研究肿瘤。他们发现，在对PI3Ka抑制剂具有抗性的肿瘤中，癌细胞继续产生FOXM1，这意味着该分子可以用作ER阳性乳腺癌患者耐药性的生物标记。

检查肿瘤是否继续产生FOXM1，从而检查PI3Ka抑制剂是否仍在起作用，通常需要进行侵入性组织活检。但是，研究人员已经使用了一种新的成像技术来实时，无创地对其进行监视。

团队开发和使用的技术称为超极化。首先，研究小组生产了一种特殊的丙酮酸，其碳原子比正常的碳原子重(它们带有一个额外的中子，因此被称为碳13分子)。然后，研究人员通过将碳13丙酮酸盐冷却至比绝对零温度高(-272°C)约1度，并将其暴露于极强的磁场和微波辐射中，使其“超极化”或磁化。然后将冷冻的材料解冻并溶解在可注射溶液中。

给患者注射溶液，然后接受常规MRI扫描。超极化碳13丙酮酸分子的信号强度比正常丙酮酸的信号强度强10,000倍，使这些分子在扫描时可见。研究人员可以使用该扫描来查看丙酮酸被转化为乳酸的速度—只有持续存在FOXM1才能使这种情况发生，这表明这些药物无法正常工作。

罗斯博士补充说：“通过在乳腺癌模型中使用这种新的成像技术，我们已经能够检测到生物标志物FOXM1的存在，以寻找替代物，即丙酮酸转化为乳酸的速度。”