能量代谢改变是恶性肿瘤的标志，可用于检测和治疗癌症。但是肿瘤在代谢上是多种多样的，因此，为了有效地靶向治疗，需要能够在体内观察代谢特征的非侵入性方法。Momcilovic及其同事2在《自然》杂志上撰文报道称，一种名为4- [ 18 F]氟苄基三苯基((18 FBnTP)的成像剂可用于鉴定小鼠中的肿瘤这些肿瘤可以被氧化磷酸化抑制剂作为靶向，氧化磷酸化是参与能量生产的细胞通路之一。

线粒体是细胞内重要的代谢功能的细胞器，包括能量生产、生物分子的合成和信号转导。这些细胞器利用氧化磷酸化来产生分子三磷酸腺苷(ATP)，这是细胞的主要能量来源。氧化磷酸化利用电化学梯度,被称为膜电位(∆Ψm),这是由葡萄糖或营养来源的“燃料”分子的线粒体中氧化(图1a)成立。线粒体代谢支持某些恶性肿瘤的细胞增殖和癌症进展。然而，目前还缺乏直接观察肿瘤中氧化磷酸化的工具，或者预测哪些肿瘤依赖于这一途径而不是其他能量生成途径——例如细胞质中线粒体外的糖酵解。

Momcilovic 等人为了研究肺癌小鼠模型中的氧化磷酸化作用，使用了18 FBnTP进行研究。该示踪剂是带正电的离子，位于线粒体带负电的内膜上，在该膜上发生氧化磷酸化。分子中包含的氟18原子提供了一种放射性信号，允许使用正电子发射断层扫描(PET)来观察示踪剂的积累，PET是一种通常在临床中用于监测癌症的成像技能。

图 |是一种非侵入性的方法来识别易被代谢抑制剂靶向的肿瘤。

在基因工程导致非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)的小鼠中，Momcilovic等人观察到18FBnTP保留在一个肿瘤亚群中。

作者发现，不同肿瘤亚群对18FBnTP的吸收不同，尽管它们含有相同的促癌“驱动因素”(编码促癌蛋白KRas和抑癌蛋白Lkb1的基因突变)。与人类NSCLC一样，该小鼠模型中的肿瘤亚群在组织学上具有多样性;也就是说，它们在显微镜下有不同的组织结构。一种被称为腺癌的肿瘤亚型，倾向于占据18FBnTP，而另一种亚型，鳞状细胞癌则没有。

即使是同一只老鼠的腺癌和鳞状细胞癌也不相同。使用[18F]氟-2-脱氧葡萄糖(18F- fdg)的研究进一步证明了这些肿瘤的代谢变异性。暴露于18F-FDG和18 FBnTP的鳞状细胞癌均占18F-FDG，但未占18FBnTP，而同时暴露于两种示踪剂的腺癌，有的仅占18FBnTP，有的同时占两种示踪剂。总之，这些发现表明，肺癌具有多种多样的代谢“特性”，可以接受非侵入性监测。

这些探针所监测的代谢特征能否用来预测肿瘤对治疗的反应?这个问题提得很及时，因为许多代谢抑制剂——包括氧化磷酸化抑制剂IACS-010759——正在临床试验中进行评估。这些试验中的大多数都没有能够非侵入性评估药物靶向通路活性的优点。

Momcilovic等人发现，当小鼠肿瘤按18 FBnTP信号分组时，只有18 FBnTP高摄取(一般为腺癌)的肿瘤在IACS-010759处理下表现出明显的生长抑制。即使在肿瘤细胞死亡之前，抑制氧化磷酸化也能迅速抑制18 FBnTP的摄取，这表明监测示踪剂为预测肿瘤是否对该药物产生反应提供了一种方法。这些发现表明18 FBnTP有可能根据肿瘤是否可能对此类抑制剂作出反应并以非侵入性方式检测早期治疗反应来对肿瘤进行分组。

作者的发现与癌症代谢研究的新主题产生了共鸣。以前的研究一般都集中在糖酵解上——特别是，葡萄糖在非线粒体的情况下迅速转化为乳酸分子——这是体外培养的癌细胞的主要能量来源。相比之下，氧化磷酸化的作用被低估了。但是，在对人类非小细胞肺癌的研究中揭示代谢特异性与氧化磷酸化是体内的重要代谢途径。

癌症中的代谢重编程通常被认为涉及从氧化磷酸化到葡萄糖摄取的“转换”，从而导致糖酵解，但Momcilovic等人报道的研究结果支持了这是一种过于简化的观点。在他们的模型中，一些腺癌同时摄取18 F-FDG和18 FBnTP, 而18 F-FDG和PET 所揭示的葡萄糖摄取既不能排除氧化磷酸化作用，也不能预测肿瘤是否会对氧化磷酸化抑制剂起反应或抵抗。使用18 FBnTP可以代替通过提供监视Δ的方式提供的氧化磷酸化,并且可能有助于解释其他示踪剂的代谢意义。

关于18 FBnTP在非小细胞肺癌中的特殊作用，值得注意的是，到目前为止，这些人类肿瘤的组织学分类需要侵入性的组织取样，通常是从单个部位进行的，这可能无法反映整个肿瘤的复杂性。这一点很重要，因为腺癌和鳞状细胞癌的区别会影响化疗的选择。因此，像Momcilovic及其同事提出的成像技能可能有助于指导治疗决策。

评估疾病相关的体内代谢紊乱的挑战阻碍了人们将对机械的洞察力转化为治疗方法的能力。像18 FBnTP 这样的显像剂可能有助于组织代谢的关键方面的非侵袭性观察。改变线粒体的功能,包括增强或抑制∆Ψm,已经观察到在不同的人类疾病,包括癌症、神经退化和心脏功能障碍,更不用说正常老化。18 FBnTP 能否帮助人们了解实验生物体的这种情况，并在人类身上得到验证，这将是一件令人着迷的事情。

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