◎本報記者 俞慧友

2月20日，記者從湖南大學獲悉，該校化學生物傳感與計量學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展期的特征，結合腫瘤特征及腫瘤治療過程中產(chǎn)生的特殊生化物質，開發(fā)了一系列新型分子探針，進一步探索了生物分子與疾病發(fā)生和發(fā)展的作用機制。”宋國勝告訴科技日報記者。

在新型分子探針的助力下，腫瘤血流、細胞凋亡和免疫反應的磁共振成像更加精準，這將助力醫(yī)生在治療過程中實時調整治療方案，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構圖像。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圖像和功能性圖像。這些特點讓它在臨床醫(yī)學中有著廣泛應用。

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——當面對早期微小病變或特定分子標志物時，常規(guī)成像往往難以實現(xiàn)精準識別。

宋國勝告訴記者，為了更準確、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——磁共振分子探針應運而生，被廣泛用于生物醫(yī)學研究中。這種分子探針在注入生物體后，會精準地找到目標，如腫瘤細胞或炎癥區(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)展相關的分子標志物，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。

進一步提高分子探針精度

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

湖南大學研究團隊通過深入研究腫瘤進展期特征，結合腫瘤特征及腫瘤治療過程中產(chǎn)生的特殊生化物質，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，構建了一氧化氮激活的分子探針。“這類探針利用一氧化氮的切割反應位點來調控磁性納米粒子的磁化率，有效提高了磁共振成像對體內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支持。”宋國勝說。

團隊設計了多模態(tài)分子探針，將磁共振成像與光學成像、磁性粒子成像等其他影像技術相結合，進一步拓寬了磁共振成像的臨床應用范圍，在復雜病情的診斷和監(jiān)測中具有更強的優(yōu)勢。例如，通過將長余輝光學成像與磁共振成像結合，團隊利用光學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確性。宋國勝表示，這種雙模態(tài)成像能精準監(jiān)測小鼠腫瘤在放療后的生物分子變化，從而更早地預測放療療效，為精準調節(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助力磁共振成像領域研究

“分子探針可以精準標記腫瘤或其他病變區(qū)域，而AI算法則能對這些區(qū)域的磁共振信號進行智能分析，進一步提升成像精度。”湖南大學化學生物傳感與計量學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結合，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，尤其在結合分子探針的應用時，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記的腫瘤邊緣，即使是微小腫瘤也能被準確捕捉。

湖南大學化學生物傳感與計量學國家重點實驗室教授宋國勝說，通過分子探針標記和AI分析，醫(yī)生可以更準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合，不僅推動了醫(yī)學影像技術的革新，還為腫瘤的早期診斷、精準手術和個性化治療提供了強有力的工具。