腦膠質(zhì)瘤是最常見(jiàn)且預(yù)后最差的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤，其中膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的中位生存期不足15個(gè)月。數(shù)十年來(lái)，數(shù)百種在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出強(qiáng)勁殺傷力的抗腫瘤藥物，最終在臨床試驗(yàn)中折戟沉沙。究其原因，絕大多數(shù)化合物無(wú)法有效跨越血腦屏障——這道由腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接構(gòu)成的天然防線，將超過(guò)98%的小分子藥物和幾乎全部大分子藥物拒之門外。然而，傳統(tǒng)的藥物腦分布評(píng)價(jià)方法存在根本性缺陷：研究者通常在給藥后不同時(shí)間點(diǎn)處死動(dòng)物，取腦組織勻漿后用高效液相色譜或質(zhì)譜檢測(cè)藥物濃度。這種方法只能獲知腦組織的總藥物含量，既無(wú)法判斷藥物究竟是在腫瘤區(qū)域富集還是彌漫分布于正常腦實(shí)質(zhì)，也無(wú)法回答一個(gè)更關(guān)鍵的問(wèn)題——藥物是否在同一個(gè)體內(nèi)隨時(shí)間變化而逐漸穿透血腦屏障進(jìn)入瘤區(qū)。

更棘手的是，原位腦膠質(zhì)瘤模型中的腫瘤細(xì)胞高度浸潤(rùn)，與正常腦組織交錯(cuò)生長(zhǎng)。勻漿法將腫瘤與正常腦組織混在一起檢測(cè)，使得藥物的“真實(shí)治療濃度”被嚴(yán)重稀釋。研究者可能得出“藥物腦暴露量不足”的假陰性結(jié)論，從而放棄一個(gè)本應(yīng)有效的候選分子。

科辰星飛小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)針對(duì)該行業(yè)痛點(diǎn)，打造出差異化解決方案。該系統(tǒng)將熒光素酶標(biāo)記的膠質(zhì)瘤細(xì)胞原位接種于小鼠大腦尾狀核，模擬人類膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)方式。通過(guò)尾靜脈注射不同化學(xué)修飾或制劑包裹的藥物候選物，利用科辰星飛系統(tǒng)連續(xù)72小時(shí)對(duì)同一組動(dòng)物進(jìn)行活體成像。系統(tǒng)搭載的三維生物發(fā)光斷層成像功能尤為關(guān)鍵——它能夠根據(jù)動(dòng)物體表的二維光強(qiáng)分布，通過(guò)擴(kuò)散光學(xué)斷層重建算法，反推出腦內(nèi)不同深度、不同區(qū)域的發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度。結(jié)合預(yù)先掃描的動(dòng)物解剖結(jié)構(gòu)圖譜，研究者可以獲得腫瘤區(qū)域與非腫瘤腦實(shí)質(zhì)各自的信號(hào)動(dòng)態(tài)曲線。

在一項(xiàng)驗(yàn)證新納米載體血腦屏障穿透能力的研究中，某腦科學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)制備了一種轉(zhuǎn)鐵蛋白受體靶向的聚合物納米粒，包載傳統(tǒng)上無(wú)法入腦的小分子藥物。使用科辰星飛系統(tǒng)進(jìn)行活體成像后發(fā)現(xiàn)：未修飾的游離藥物組，腫瘤區(qū)域信號(hào)在注射后1小時(shí)即達(dá)到峰值，隨后在4小時(shí)內(nèi)降至基線的20%，提示快速清除；而納米載體組不僅腫瘤區(qū)域峰值信號(hào)強(qiáng)度提高4.7倍，更重要的是信號(hào)半衰期從6小時(shí)延長(zhǎng)至28小時(shí)，證明藥物在瘤內(nèi)實(shí)現(xiàn)了有效滯留。三維重建圖像進(jìn)一步顯示，納米載體組的信號(hào)主要分布于腫瘤浸潤(rùn)前沿而非壞死核心，恰好是最需要藥物治療的區(qū)域。

這一發(fā)現(xiàn)為后續(xù)的藥效學(xué)研究和臨床轉(zhuǎn)化提供了關(guān)鍵依據(jù)。科辰星飛將腦部藥代動(dòng)力學(xué)研究從“離體終點(diǎn)勻漿”升級(jí)為“活體全時(shí)程、空間可視化”的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物開(kāi)發(fā)提供了突破性技術(shù)工具。