突破！华东师范大学姚叶锋团队联合华山医院姚振威团队实现人脑胶质瘤中甘氨酸分子无创精准观测！

新型磁共振代谢成像技术实现人脑胶质瘤中甘氨酸分子无创精准观测

甘氨酸（Glycine, Gly）作为中枢神经系统中关键的代谢中间体，在肿瘤细胞（尤其是胶质瘤）的异常增殖网络中占据核心地位。最新研究揭示，Gly浓度越高，肿瘤组织增殖活性越强、恶性程度分级越高。临床数据表明，Gly异常高表达状态与IDH野生型、高级别胶质瘤呈显著统计学关联，使其成为肿瘤恶性程度分层、治疗方案个体化制定及疗效动态监测的核心生物标志物。然而，受制于信号分辨率限制，传统磁共振波谱技术难以实现对Gly的精准定量。如何在活体人脑复杂代谢环境中实现Gly信号的高特异性定量检测，已成为肿瘤精准诊断和磁共振技术开发领域的重要核心问题。

近日，华东师范大学医学磁共振与分子影像技术研究院姚叶锋团队与复旦大学附属华山医院放射科姚振威团队强强联合，通过剖析Gly信号与其他代谢物分子磁共振信号频率重叠的物理机制，成功研发出一种新型的磁共振代谢成像序列方法（Gly-MRS）。该序列方法通过优化控制策略精确调控分子核自旋状态（OC I和OCII，图1），实现了Gly信号的分子靶向选择与背景代谢物分子信号的高效抑制，成功突破了传统技术在Gly信号特异性观测方面的关键限制。借助该前沿技术方法，研究团队在3T 医学成像设备平台上，实现了对人脑胶质瘤组织中Gly分子的无创精准定量观测。这一突破性成果为脑肿瘤临床精准诊疗提供了新方向，有望发展成为无创、精准评估脑肿瘤增殖活性及恶性程度的新型代谢成像技术，助力提升脑肿瘤诊断的准确性与效率。

图1. Gly分子靶向检测磁共振脉冲序列Gly-MRS示意图。

研究团队已将上述Gly-MRS序列应用于人脑胶质瘤精准诊断的临床研究。图2展示了该序列在临床研究中的一个典型应用案例。基于被试者的T₂-FLAIR影像特征（图2a），临床医生初步判断颅内病灶为高级别胶质瘤，但肿瘤增殖特性、侵袭转移能力等与治疗方案制定及预后评估密切相关的关键信息，难以通过传统影像特征直接获取。采用常规波谱序列PRESS 采集的波谱数据（图 2c，ROI 为图 2a 红色框选区域）显示，Gly分子信号与其他代谢物信号严重重叠，导致无法通过传统方法准确提取Gly信号并实现浓度定量。图2b为研究团队研发的Gly-MRS序列在相同ROI区域采集的波谱图，可见谱图中出现显著的Gly特征信号，且干扰性代谢物分子信号被有效抑制。后续定量分析显示，该肿瘤组织中Gly分子浓度达 6.60 mmol/L（正常脑组织中Gly浓度低于0.2 mmol/L），提示肿瘤细胞呈现高度活跃的增殖状态且恶性程度极高。这一分子诊断结果与患者术后病理切片结论（IDH 野生型胶质瘤，WHO IV级）完全吻合，验证了Gly-MRS序列在胶质瘤精准诊断中的临床价值。

图2. a)一位胶质瘤患者T2-FLAIR影像图，红色框表示感兴趣区域（ROI）。b)利用Gly-MRS采集得到的磁共振谱图。c)利用传统方法PRESS采集得到的磁共振谱图。

临床研究表明，Gly-MRS序列在多发性胶质瘤的手术治疗中同样具有重要的临床应用价值。图3a展示了Gly-MRS序列对另一位脑肿瘤患者的临床应用研究。从图3中T₂-FLAIR影像图中可清晰观察到两个异常区域：区域1（黄色框标记，位于脑中央区域）和区域2（橙框标记，位于脑外周区域）。临床医生初步判断这两个区域均存在肿瘤。鉴于患者需要最大程度保留大脑功能，临床医生面临是否对两个区域的肿瘤进行全部或选择性手术治疗的决策。在该患者手术前，研究团队利用Gly-MRS技术对其脑肿瘤区域进行了Gly分子检测。结果显示，区域1谱图中出现了显著的Gly信号（图3b），而区域2谱图中Gly信号并不明显（图3c）。数据分析表明，区域1的Gly浓度为1.42 mmol/L，区域2的Gly浓度则低于0.2 mmol/L。这一结果提示，区域1肿瘤细胞呈现高度活跃的增殖状态，恶性程度高；而区域2肿瘤细胞增殖活性较低，恶性程度低。临床医生综合Gly-MRS检测结果与其他影像学数据进行研判后，决定对区域1实施手术治疗，而对区域2采取保守治疗，暂不进行手术干预。术后区域1的病理切片显示，该区域的胶质瘤类型为恶性程度极高的IDH野生型，这与基于Gly-MRS检测结果的判断完全一致。

图3. a)一位胶质瘤患者T₂-FLAIR影像图，黄色和桔色框标识了两个ROI；b)利用Gly-MRS采集得到的波谱，观测区域为Region1；c) 利用Gly-MRS采集得到的波谱，观测区域为Region2。

目前，Gly-MRS序列已在国内多家三甲医院开展临床队列研究。研究团队期望通过临床研究进一步优化该方法，同时积累多中心临床数据，以助力相关专家共识与诊疗标准的制定，最终为脑肿瘤患者带来更精准的医疗获益。

相关研究成果以《A Glycine-Targeted in vivo Magnetic Resonance Spectroscopy for Quantifying Glycine in Glioma》为题发表在国际知名期刊《Journal of Magnetic Resonance Imaging》。华东师范大学为该成果的第一完成单位，博士生黄凯与复旦大学附属华山医院郝霄竹医生为共同第一作者。 

这一创新性研究得到了国家重点研发计划和上海市科委重大项目基金的资助。

附文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jmri.29824