鸡胚绒毛尿囊膜：一种低成本、高通量的癌症成像模型
Lydia M. Smith et al, npj imaging, 2023
小鼠模型是放射性示踪剂开发与验证的重要工具，但其成本高昂、通量低，且受动物福利限制。本研究评估了鸡胚绒毛尿囊膜（CAM）作为临床前癌症成像研究中替代小鼠模型的可行性。将NCI-H460 FLuc细胞接种于CAM上的基质胶后，形成了血管化良好、大小稳定的肿瘤，且不影响鸡胚存活。通过设计一种简易的血管插管方法，成功在鸡胚内实现了动态PET成像，并对18F-FDG和18F-FSPG（(4S)-4-(3-18F-氟丙基)-L-谷氨酸）两种示踪剂均获得了较高的肿瘤-背景信号比。尽管在60分钟的成像过程中，CAM所生成肿瘤的放射性摄取高于体内模型，但18F-FDG在肿瘤中的摄取模式在鸡胚与活体内相似。此外，18F-FSPG在鸡胚模型中可早期反映外照射放疗的治疗响应及靶点抑制效果。总体而言，CAM为肿瘤异种移植小鼠模型提供了一种低成本的替代方案，有望扩大PET与SPECT成像技术的可及性，并适用于多种研究场景。
图2 卵内与体内18F-FDG PET/CT成像对比。a 注射后40-60分钟的代表性卵内18F-FDG PET/CT图像。白色箭头指示肿瘤。b 注射后40-60分钟的代表性体内矢状面、冠状面及横断面（插图）18F-FDG PET/CT图像。白色箭头指示肿瘤。Br，脑；H，心脏；K，肾脏。c 卵内与体内18F-FDG肿瘤药代动力学比较。d 卵内与体内健康组织及肿瘤组织的18F-FDG摄取量，以时间-活度曲线下面积表示。数据以平均值±标准差形式呈现。
鸡胚实验方案：
受精的迪卡白鸡蛋在接种肿瘤细胞前保存于12°C。为启动胚胎发育，新鲜受精鸡蛋（记为E0）移入孵化箱（37.6°C，50%湿度，每30分钟倾斜一次）。孵化第3天（E3），将鸡蛋转移至第二台孵化箱（37.6°C，50%湿度，无倾斜设置）。E7时取出鸡蛋，接种3×10⁶个NCI-H460 FLuc细胞，随后放回孵化箱培养至E14。
E14时，对绒毛尿囊膜（CAM）血管进行插管，并在CAM表面滴加90 μL麻醉剂美托咪定溶液（1 mg/mL）。鸡蛋在室温静置15分钟后，置于成像床上推注约3 MBq的18F-FDG或18F-FSPG（体积<150 μL），随后用50 μL PBS冲洗。注射后40-60分钟，使用Mediso NanoScan PET/CT系统进行60分钟动态或20分钟静态PET扫描（采用1-5符合模式、3D重建、衰减校正、散射校正）。CT扫描用于衰减校正（180个投影，半圆形采集，50 kVp，300 ms曝光时间）。扫描全程保持鸡蛋于37°C。
动态PET数据重建为19个时间帧（4×15秒、4×60秒、11×300秒），采用Tera-Tomo 3D重建算法（4次迭代，6个子集，能量窗400–600 keV，体素尺寸0.3 mm³）。使用VivoQuant软件分析重建图像，基于注射后40-60分钟的PET融合图像手动勾画感兴趣区域（ROI），生成时间-放射性曲线（TAC），并计算曲线下面积（AUC）。
图4 卵内动态18F-FSPG PET成像。a 注射后40-60分钟具有代表性的卵内18F-FSPG PET/CT图像。白色箭头指示肿瘤。K：肾脏。b 卵内肿瘤和卵黄囊相关的18F-FSPG滞留时间-活度曲线。c 主要器官的曲线下面积。数据以均值±标准差表示。
●为评估鸡胚绒毛尿囊膜在机制成像研究中的应用价值，我们在18F-FSPG PET/CT成像前60分钟，对携带NCI-H460 FLuc肿瘤的鸡胚进行瘤内注射系统xc⁻抑制剂IKE处理（图6a）。如我们先前所示，对照组肿瘤中呈现较高的18FSPG滞留（注射后60分钟为14.4 ± 3.9% ID/g），而经IKE处理的肿瘤中该值降低约60%（5.5 ± 2.3% ID/g；n=6；p=0.004；图6b）。
图6 抑制胱氨酸/谷氨酸逆向转运体系统可降低18F-FSPG摄取。a 注射后40-60分钟，携带对照肿瘤与IKE处理肿瘤的鸡胚内NCI-H460 FLuc移植瘤典型18F-FSPG PET/CT影像。橙色圆圈标示对照肿瘤位置，蓝色圆圈标示IKE处理肿瘤位置。b 对照组与IKE处理组肿瘤的18F-FSPG时间-活度曲线。误差棒表示与均值的标准差。
总之，研究结果表明，在植入鸡胚后仅7天即可成功培育出可用于成像的非小细胞肺癌肿瘤模型。通过简单的插管技术（无需显微手术）即可实现对这些肿瘤的动态PET成像。鸡胚绒毛尿囊膜肿瘤对18F-FDG和18F-FSPG均具有高摄取率，呈现出优异的信噪比。本研究证实鸡胚绒毛尿囊膜可作为肿瘤异种移植小鼠模型的更可持续、低成本的替代方案，不仅有望加速新型放射性示踪剂的开发，也为评估肿瘤治疗反应提供了新途径。
