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一场长达40年的追捕

2020年,几名来自美国加利福尼亚大学洛杉矶分校与戴维斯分校的科研人员,开展了一次不同寻常的实验——通过分子影像设备,追捕艾滋病毒。这次实验,距第一例人类艾滋病病例被正式报告,已过去40年。

艾滋病病毒载量,即血液中病毒数量,是诊治艾滋病过程中的重要凭据。检测这一数值最常用的方法是血液检测。然而,血检存在一个临界值,当病毒载量低于临界值时,病毒就会「测不到」,并且血检也无法判断病毒在体内分布位置。敏感度更高的淋巴活检此时可作为补充检测手段,但活检往往只在患者局部组织采样,作为全身系统性疾病,艾滋病病毒仍极有可能「藏匿」于患者没有取样的组织内。

无法被彻底清除的病毒犹如「定时炸弹」,随时在寻找恰当的时机继续大量复制,潜伏期可长达数十年之久。正因如此,人类历时40年抗争,被治愈的艾滋病患者仍然仅是「偶然」,全球至今仅2例。

显微镜下的艾滋病细胞
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人类首次实现全身艾滋病病毒载量可视化

当常规检测手段走到尽头,在分子水平直观人体内部的分子影像设备,能否成为下一个方向?

分子影像已经诞生几十年,但至今尚未应用于艾滋病毒临床检测,因为既没有HIV病毒的示踪剂,设备性能也尚不足以实现患者全身病毒高清显像。2019年,戴维斯大学加州分校正式引入了世界首台Total-body PET-CT uEXPLORER探索者。这台设备将轴向视野从传统的15cm拓展到颠覆性的2m,灵敏度性能提升40倍,首次实现了在一个床位完成从头到脚的全身扫描,将传统的20分钟检查缩短至1/40,成像时间延长至9个半衰期,并且支持1/40~1/50注射药物剂量下的超低剂量成像,被称为观测人体内部的「哈勃望远镜」。这为艾滋病毒研究新开启了一扇窗。

实验中,研究人员使用了一种新型的抗体示踪剂,89Zr-VRC01。VRC01是一种广谱的HIV病毒抗体,能精准地与艾滋病毒结合,在抗体上标记带正电子的89Zr核素,这犹如为每个病毒细胞点亮了一盏小灯,而这些小灯在PET-CT下就能被精准捕捉。药物注射至体内72小时后,抗体示踪剂与病毒细胞充分结合,一位经过10年抗逆转录病毒治疗(ART)的患者开始接受Total-body PET/CT uEXPLORER探索者的扫描。一幅前所未有的全新图景呈现在研究人员眼前——人类第一次肉眼直观、清晰地看到了艾滋病毒在人体全身各部位的分布情况!这意味着,这项研究可以确定艾滋病毒感染部位并评估病毒载量,这对于艾滋病的临床及科研应用具有极大的潜力。

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开启探索者的无限可能

对艾滋病毒的研究仍在加州大学戴维斯分校继续,更大规模的临床试验将继续开展。

不仅如此,以Total-body PET/CT为起点,无限广博的研究空间正在被打开。如,针对免疫治疗、质子重离子治疗、细胞治疗等当前最前沿的高度个性化临床治疗手段,Total-body PET/CT将以最精准、最低辐射的方式对个性化治疗效果进行长期跟踪和验证;在脑科学研究方面,它能直观反映人体各器官间的神经关联,由此将能帮助人类破解大脑如何与身体器官相互作用,推动抑郁、情感障碍、边缘性人格、酒精依赖、小儿多动症等多方面研究;在新药研发方面,它可以进行全身药代动力学检查,实时观察每个器官和组织对药物的动态摄取情况,通过对药物流动和毒理的精准测量与分析,大幅缩短新药研发进程。