41Ca加速器质谱方法早期诊断癌细胞骨转移的研究

The annual incidence of new cancer patients in China is about 2 million, 50-60% of which will end up with bone metastasis. The bone metastasis of cancer usually causes a variety of bone-related events, such as the pathological fracture, malignant hypercalcemia and bone marrow infiltration, which lead to the shortened median survival time (8-10 months) for the metastasis patients. So, profound study on the mechanism and early diagnosis of cancer bone metastasis are very significant for the prevention and treatment of bone metastasis and the improvement of the survival rates for cancer patients.. Due to their limited sensitivities, traditional methods in early diagnosis of bone metastasis of cancer cells do not work very well. In order to monitor the processes of bone metabolism and early detection of bone metastasis of cancer cells, a technique of 41Ca isotope tracer combined with highly sensitive accelerator mass spectrometry will be developed and applied in the study on the bone metastasis of cancer cells by nude mice simulation. Taking the advantages of high sensitivity, fast analysis speed, and small sample size requirement, the 41Ca-AMS technique developed in this work is expected to provide an important scientific basis for the early diagnosis, prevention and treatment of bone metastases of cancer cells in clinical medicine.

目前我国每年平均200万新增癌症患者中有50-60%最终发生骨转移，癌细胞骨转移容易引起病理性骨折、恶性高钙血症和骨髓浸润等多种骨相关事件，导致患者的中位生存时间仅为8-10个月。因此，深入研究癌症骨转移机制，建立癌症患者骨转移的早期预警体系，对合理选择治疗方式预防癌细胞骨转移，提高癌症的治愈率有着重要的临床意义。. 然而，由于灵敏度的限制，传统诊断手段对癌细胞骨转移早期诊断的效果并不理想。为了更灵敏地分析早期骨转移过程中骨骼代谢机制，最大程度地提前癌细胞骨转移的检出时间，本项目拟采用高灵敏度41Ca-AMS同位素示踪技术，以裸鼠为实验对象，加速器质谱作为测量手段，研究和探讨在癌细胞刺激下裸鼠在不同时间段(特别是前期)的骨骼代谢行为，得出41Ca代谢曲线与癌细胞扩散程度及骨转移的关系，建立采用41Ca早期诊断和监测癌细胞骨转移的高灵敏技术方法，为临床癌症骨转移的防治提供重要的科学依据。

目前我国每年新增癌症患者中有相当部分最终发生骨转移，癌细胞骨转移容易引起病理性骨折、恶性高钙血症和骨髓浸润等多种骨相关事件，导致患者的中位生存时间仅为8-10个月。因此，深入研究癌症骨转移机制，建立癌症患者骨转移的早期预警体系，对合理选择治疗方式预防癌细胞骨转移，提高癌症的治愈率有着重要的临床意义。 然而，由于灵敏度的限制，传统诊断手段对癌细胞骨转移早期诊断的效果并不理想。为了更灵敏地分析早期骨转移过程中骨骼代谢机制，最大程度地提前癌细胞骨转移的检出时间，本项目采用高灵敏度41Ca-AMS同位素示踪技术，以SD大鼠为实验对象，加速器质谱作为测量手段，研究和探讨在癌细胞刺激下大鼠在不同时间段的骨骼代谢行为，得出41Ca代谢曲线与癌细胞扩散程度及骨转移的关系，建立采用41Ca早期诊断和监测癌细胞骨转移的高灵敏技术方法，为临床癌症骨转移的防治提供重要的科学依据。. 本项目工作中，以雌性SD大鼠为模型对象，分别从尾静脉、股动脉、髓腔和大腿肌肉等部位注入肿瘤细胞以完成大鼠癌症骨转移模型的建立。模型大鼠采用肌肉注射250微升氯化钙溶液标记体内钙库， 40天后大鼠乳腺癌细胞(Walker 256)引入到41Ca标记大鼠体内诱发肿瘤及其骨转移模型，并在发生骨转移后进行药物干预。过程中持续收集大鼠尿液及血液样品，并分别测定其中41Ca和N末端肽（NTx）浓度，同时采用CT扫描测量股骨和胫骨的骨矿物密度。研究结果表明，尿41Ca/Ca同位素比值可灵敏反应由肿瘤引起的骨吸收变化并可作为临床诊断癌细胞骨转移的关键参数。41Ca-AMS技术可高灵敏地反映骨骼同位素的扰动，实现无创早期诊断，并可监测癌症骨转移发生和发展整个病程，且能对抗癌药物治疗效果进行评价。该技术可为临床癌症的防治提供重要的科学依据，克服了现有监测手段的灵敏度都相对较低，难以实现癌细胞骨转移的早期监测的问题。