加州大學舊金山分校和GE Healthcare公司開發了一項新成像技術，基于一種天然的糖類為精確成像腫瘤以及觀察癌癥藥物治療的效應提供了一種非侵入性的新方法。

該技術利用了一種稱之為丙酮酸（pyruvate）的化合物。當體內分解葡萄糖時會生成丙酮酸，它通常為細胞提供能量。然而，在癌癥中丙酮酸更頻繁地被轉化為另一種化合物乳酸（lactate）。

以往的動物研究證實，科學家們通過一種稱為超極化（hyperpolarization）的技術，將超極化丙酮酸注入到機體內，借助磁共振成像（MRI）就能夠追蹤丙酮酸轉化為乳酸的水平。基于生成的乳酸量及轉化率，研究人員能夠精確地檢測小鼠腫瘤的界線，確定哪些癌癥最具侵襲性，在出現身體改變很早之前追蹤腫瘤響應藥物治療的早期生物化學反應。

現在來自加州大學舊金山分校的科學家和GE Healthcare公司的合作者們，針對31名患者開展了研究，證實這一技術能安全應用于人類，可有效地出前列腺癌患者體內的腫瘤。這些研究結果發表在8月14日的《科學轉化醫學》（Science Translational Medicine）雜志上。

盡管這是首個旨在確定安全劑量及驗證有效性的人類研究，它為利用該技術以非侵入性方式診斷各種癌癥及追蹤治療奠定了基礎。

“我們現在獲得了患者的安全劑量，這是我們的主要目的，”該研究的主要作者、加州大學舊金山分校Surbeck先進成像實驗室主任、放射學教授Sarah J. Nelson博士說。

“在動物模型中，乳酸量比丙酮酸量與癌癥侵襲性直接相關。我們還有大量的數據證實，治療后癌癥中的這一數值減小。這是非常普遍的分子，對于針對特殊個體定制治療具有重要的意義。”

前列腺癌是最常見的癌癥類型，根據美國疾病控制和預防中心統計，在美國每年報道有超過20萬新發病例。人們廣泛認可，篩查男性的前列腺特異性抗原（PSA）可以在較早期、可能更容易治愈的階段鑒別出更多的前列腺癌患者。然而其中許多的腫瘤都生長緩慢，很難預測出它們是哪一種情況。

對于腫瘤科醫生而言，這種實時成像可以即時反饋患者是否應該繼續積極監測腫瘤或是尋求治療，在標準治療或臨床試驗中一種治療是否正在起作用。

論文共同作者、加州大學舊金山分校醫學與泌尿科學教授、腫瘤科醫生Eric Small博士說：“任何一種前列腺癌治療，包括放射治療和手術都有自然風險。這些風險會對患者的生活質量產生巨大的影響。這一技術開始讓我們能夠更精確地評估個別患者癌癥的實際程度和風險，這極其的重要但卻是到目前為止很大程度上還無法實現的醫療需求。”

在2010年12月啟動的這項臨床研究中，研究人員給丙酮酸標記上碳-13（carbon-13），將這一“超極化丙酮酸”顯像劑注入到加州大學舊金山分校醫療中心和Helen Diller家庭綜合癌癥中心的31名前列腺癌患者的體內。隨后研究小組利用MRI追蹤了丙酮酸及在前列腺癌中它轉化為乳酸的情況。和以往的小鼠研究一樣，較高較強的信號表明丙酮酸更快速地轉化為了乳酸，這可能是更具侵襲性癌癥的一種標志。與之相反，在正常前列腺中只檢測到非常有限的轉化。

該研究特異將焦點放在了具有低級別腫瘤還未接受治療的患者身上，確定了所需丙酮酸的安全及合適劑量。未來的研究將利用這一技術評估癌癥治療縮小患者腫瘤的效應，借助于這一認識醫生可以評估個人所需的化療劑量。

盡管進入潛在商業應用還需5-10年的時間，加州大學舊金山分校已獲得資金資助，將這一技術擴展至腦癌、乳腺癌、肝癌、淋巴癌、胰腺癌和前列腺癌患者研究。GE Healthcare也開發出了可以在一般技術環境中處理這種超極化丙酮酸的設備，以促成未來更廣闊的臨床試驗。