◎本報記者 俞慧友

2月20日，記者從湖南大學(xué)獲悉，該?；瘜W(xué)生物傳感與計量學(xué)國家重點實驗室教授宋國勝團隊和教授張曉兵團隊，在磁共振成像研究中取得了系列重要進(jìn)展，多項重要成果在《自然》子刊上獲得連續(xù)刊發(fā)。

“我們深入研究了腫瘤進(jìn)展期的特征，結(jié)合腫瘤特征及腫瘤治療過程中產(chǎn)生的特殊生化物質(zhì)，開發(fā)了一系列新型分子探針，進(jìn)一步探索了生物分子與疾病發(fā)生和發(fā)展的作用機制?！彼螄鴦俑嬖V科技日報記者。

在新型分子探針的助力下，腫瘤血流、細(xì)胞凋亡和免疫反應(yīng)的磁共振成像更加精準(zhǔn)，這將助力醫(yī)生在治療過程中實時調(diào)整治療方案，提高療效并降低副作用。

打破磁共振成像分子層面局限

磁共振成像為分子影像技術(shù)的一種，可以在無需侵入性操作的情況下，提供高分辨率的生理結(jié)構(gòu)圖像。同時，磁共振成像具有較強的組織穿透力和軟組織成像能力，在大腦、脊髓、肌肉、肝臟和心臟等組織的成像方面有獨特優(yōu)勢。此外，磁共振成像還可以同時提供解剖學(xué)圖像和功能性圖像。這些特點讓它在臨床醫(yī)學(xué)中有著廣泛應(yīng)用。

然而，傳統(tǒng)磁共振成像在分子層面的特異性檢測上仍存在局限性——當(dāng)面對早期微小病變或特定分子標(biāo)志物時，常規(guī)成像往往難以實現(xiàn)精準(zhǔn)識別。

宋國勝告訴記者，為了更準(zhǔn)確、清晰地觀察腫瘤等某些特定的組織或病變，一種特殊的工具——磁共振分子探針應(yīng)運而生，被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)研究中。這種分子探針在注入生物體后，會精準(zhǔn)地找到目標(biāo)，如腫瘤細(xì)胞或炎癥區(qū)域，并滯留在這些地方，使這些區(qū)域在磁共振成像的圖像中變得更亮或更暗，從而讓病變區(qū)域更容易被識別。

宋國勝稱：“這能直接觀測疾病相關(guān)的分子活動，對疾病早期診斷和療效評估具有重要意義。”例如，分子探針能在腫瘤微環(huán)境中探測到與腫瘤發(fā)展相關(guān)的分子標(biāo)志物，幫助實現(xiàn)腫瘤早期診斷和個性化治療方案的制定，還能實時監(jiān)測腫瘤大小和形態(tài)變化，評估免疫治療效果。

進(jìn)一步提高分子探針精度

盡管磁共振成像在臨床中應(yīng)用前景廣闊。張曉兵告訴記者，當(dāng)前分子探針設(shè)計開發(fā)周期較長，且其靈敏度也常常難以滿足臨床需求。結(jié)合多模態(tài)成像技術(shù)開發(fā)更加高效的分子探針，成為行業(yè)研究的熱點和難點。

湖南大學(xué)研究團隊通過深入研究腫瘤進(jìn)展期特征，結(jié)合腫瘤特征及腫瘤治療過程中產(chǎn)生的特殊生化物質(zhì)，開發(fā)了一系列新型分子探針。

他們針對一氧化氮這一重要信號分子，采用超順磁性的納米粒子作為信號中心，構(gòu)建了一氧化氮激活的分子探針?！斑@類探針利用一氧化氮的切割反應(yīng)位點來調(diào)控磁性納米粒子的磁化率，有效提高了磁共振成像對體內(nèi)一氧化氮的檢測靈敏度。我們可以利用它在小鼠腫瘤模型的免疫治療過程中實時監(jiān)測小鼠體內(nèi)一氧化氮含量變化，實現(xiàn)免疫治療效果的早期評估，為個性化治療提供技術(shù)支持?！彼螄鴦僬f。

團隊設(shè)計了多模態(tài)分子探針，將磁共振成像與光學(xué)成像、磁性粒子成像等其他影像技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了磁共振成像的臨床應(yīng)用范圍，在復(fù)雜病情的診斷和監(jiān)測中具有更強的優(yōu)勢。例如，通過將長余輝光學(xué)成像與磁共振成像結(jié)合，團隊利用光學(xué)成像的高靈敏度與磁共振成像的組織穿透力，顯著提高了成像的準(zhǔn)確性。宋國勝表示，這種雙模態(tài)成像能精準(zhǔn)監(jiān)測小鼠腫瘤在放療后的生物分子變化，從而更早地預(yù)測放療療效，為精準(zhǔn)調(diào)節(jié)放療劑量提供支持。這不僅有助于提升腫瘤治療效果，還能有效減少治療副作用。

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AI助力磁共振成像領(lǐng)域研究

“分子探針可以精準(zhǔn)標(biāo)記腫瘤或其他病變區(qū)域，而AI算法則能對這些區(qū)域的磁共振信號進(jìn)行智能分析，進(jìn)一步提升成像精度。”湖南大學(xué)化學(xué)生物傳感與計量學(xué)國家重點實驗室教授張曉兵透露，研究團隊正在探索將AI算法與磁共振成像技術(shù)結(jié)合，并取得了初步成果。

AI算法能夠有效減少磁共振成像固有背景信號的干擾，顯著增強低信號區(qū)域的成像效果，尤其在結(jié)合分子探針的應(yīng)用時，這種優(yōu)勢更加明顯。例如，在腫瘤邊界識別方面，AI能夠更清晰地分辨出分子探針標(biāo)記的腫瘤邊緣，即使是微小腫瘤也能被準(zhǔn)確捕捉。

湖南大學(xué)化學(xué)生物傳感與計量學(xué)國家重點實驗室教授宋國勝說，通過分子探針標(biāo)記和AI分析，醫(yī)生可以更準(zhǔn)確地評估腫瘤的特征（如大小、形態(tài)、代謝活性等），從而為患者量身定制最合適的治療方案。AI算法與分子探針的結(jié)合，不僅推動了醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的革新，還為腫瘤的早期診斷、精準(zhǔn)手術(shù)和個性化治療提供了強有力的工具。