WST11 Vascular Targeted Photodynamic Therapy Effect Monitoring by Multispectral Optoacoustic Tomography(MSOT) in Mice

WST11血管靶向光動力療法效果通過多光譜光聲斷層掃描在小鼠中的監測

來源: Theranostics, 2018, Volume 8, Issue 3, Pages 723-734

《治療診斷學》，2018年，第8卷，第3期，第723-734頁

 

摘要：

論文摘要指出，監測新興的血管靶向光動力療法（VTP）效果和理解治療效應的時間動態具有挑戰性。本研究使用手持多光譜光聲斷層掃描（MSOT）非侵入性監測WST11（一種血管作用光敏劑）VTP對腎細胞癌小鼠模型腫瘤組織的影響。結果顯示，MSOT能顯著解析治療后氧飽和度（SO2）的變化，WST11-VTP組在治療后1小時內SO2下降超過60%，而對照組無變化。此外，MSOT照明也能激活WST11，實現單一模態的治療診斷方法。

 

研究目的：

研究目的是評估手持MSOT是否能非侵入性監測WST11-VTP的治療效果，包括氧飽和度變化的時間動態，并探索MSOT照明是否能用于誘導VTP，從而實現治療診斷一體化。

 

研究思路：

研究思路基于體外和體內實驗。首先，在體外實驗中，使用Unisense電極測量溶解氧水平，驗證實驗條件；然后，在小鼠腎腺癌模型中，進行WST11-VTP處理，使用手持MSOT在治療前、治療后不同時間點（如1小時、24小時、48小時）成像，通過多光譜解析計算SO2；同時，比較MSOT脈沖照明與連續波照明對WST11的激活效率。數據通過統計和生物信息學分析，并與組織學結果關聯。

 

測量的數據及研究意義：

1. 數據：MSOT監測的SO2變化數據，顯示WST11-VTP組在治療后20分鐘內SO2開始下降，1小時內下降超過60%，而對照組無顯著變化；24-48小時后SO2進一步下降至基線27%。這些數據來自圖1、圖2、圖3和圖4。研究意義：這表明MSOT能實時捕捉VTP引起的缺氧效應，為治療監測提供了高時空分辨率工具，有助于優化VTP參數和預測治療效果。

 

 

 

 

2. 數據：MSOT照明激活WST11的效率數據，顯示脈沖照明在光劑量大于5 J/cm2時與連續波照明相當，能誘導羥基自由基產生。這些數據來自圖5。研究意義：這證明MSOT照明可用于VTP誘導，實現治療診斷一體化，減少對額外設備的依賴。

 

3. 數據：組織學數據，顯示WST11-VTP組在48小時后出現中央腫瘤壞死，而對照組僅有限壞死。這些數據來自圖3和圖4。研究意義：這驗證了SO2變化與腫瘤破壞的相關性，支持MSOT作為生物標志物監測工具的可靠性。

 

結論：

論文結論表明，手持MSOT能非侵入性監測WST11-VTP引起的氧飽和度變化，檢測到早期缺氧信號，并與腫瘤壞死相關。MSOT照明能有效激活WST11，實現治療診斷方法。MSOT有望用于實時VTP監測和誘導，推動個性化治療發展。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義：

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義在于其提供了高精度的溶解氧水平基準，確保了體外實驗條件的準確性和可重復性。在phantom實驗中，Unisense電極用于測量緩沖液中的溶解氧濃度（250±5μM），為WST11激活實驗提供了穩定的氧環境控制。這直接支持了MSOT測量SO2的驗證，因為Unisense電極的測量結果作為金標準，幫助校準MSOT的氧飽和度計算。此外，這種精確的氧監測強化了實驗的可靠性，使MSOT數據能更可信地反映VTP引起的生理變化，為臨床轉化中的定量監測奠定了基礎。Unisense電極的使用突出了多模態成像中參考標準的重要性，有助于提高治療診斷方法的準確性。