浅谈分子影像学

浅谈分子影像学 II^BZHZEIIHHaEQaSS 中?篆疔使各 [缠合] 浅谈分子影像学 毛翠平 (浙江大学医学院附属第二医院放射科，浙江杭州310009) [摘要]分子影像学是近年来兴起的涉及影像学与现代分子生物学，及其他学科的新的边缘学科。本文针对分子影像学 所需的三种探针和成像进行了综述。 [关键词]分子影像学;分子探针;医学成像技术 [中图分类号]R445 [文献标志码]B [文章编号]1674~1633(2008)09^0064~02 Devdopment of Molecular Iconography in the Future MAO Cui-ping (Radiology Department of No. 2 Hospital affiliated to Medical College of Zhejiang University, Hangzhou Zhejiang 310009, China) Abstract: Molecular Imaging is an edge-subject that involves iconography, modem molecular biology and other subjects. TTie article summarises the probe and imaging technique required in molecular iconography. Key words: molecular iconogr^)hy; molecular probe; medical imaging technique 淋巴结组织及骨髓 组织中。 分子影像学的概念由Weissieder于2001年首先提出， 指的 1.2光学成像的分子探针 用影像学的方法在活体的条件下对细胞和分子水平的 变化进行 光学成像技术主要包括荧光成像及生物发光成像。通 过探针定性和定量研究。主要实现手段是核医学技术、 MRI、超声及光 的聚集或智能探针的激活可获得信号扩增。绿荧光 蛋白,green 学成像技术。其成像原理是借助分子探针， 通过靶向结合或酶激1fluorescent protein, GFT)是突光成像技术常用的 一种标记物。光活的原理及适当的扩增策略放大信号 后，高分辨力的成像系统就 学成像的探针大致上分为3种:?最普通 的是非特异性探针,它们可以检测到相应的信号改变，从 而间接反映分子或基因的信息。 多为一些小分子物质，可以穿过血 管壁而进入细胞间隙。利用肿对于分子影像学,最重要的 是采用合适的探针和成像系统。 瘤组织的血管通透性较正常 组织高的特点进行光学成像。这种探1分子彩像学常用的分子探针 针成像的图像效果较 差,而且缺乏特异性。?单克隆抗体，图像效能和靶特异性结合的物质(如配体或抗体等)与能产生 影像学 果稍好，但亦 无特异性。?“智能”探针，在自然状态下，它们是信号的扣质(如同位素、荧光素或顺磁性原子〉以特定 方法相结合 没有荧光 作用的,但是一旦被一些特异性的酶激活后，它们可以产而构成的一种复合物，即为分子探针。 生 巨大的荧光效果。基于上述特点,这种探针获得的图像效果 好，目前对分子探针的分类并不统一。根据所用影像学手 段的不 特异性高。 同，这些探针可分为核医学探针、光学探针及MRI 探针。 1.3多模式成像的分子探针 1.1核医学分子探针 多模式成像的分子探针是分子影像学探针的新进展。 多模式核医学的分子探针是靶向探针，由产生影像信号的放 射性同 成像是利用2种或2种以上医学影像学模式对同一 物体进行成像位素与能和靶分子特异结合的配体组成。 以获得补充信息，这种技术可能同时提供解由于MRI的检测敏感性较核医学及光学成像技术低几 个数量 级，因此需要大量的对比剂在靶组织内聚集及强大 的信号扩增系 统。MR常用的分子探针有两类。一类是以钆 为基础的顺磁性分 子探针，能产生T,阳性信号对比;另一 类为利用氧化铁的超顺磁 性分子探针，能产生强烈的T2阴 性信号对比。目前已经开发的超 顺磁性探针主要包括超顺 收稿日期:2007-12-19 修回日期:2008-01-14 磁性氧化铁颗粒(SPI0)、超微型超顺磁性氧化铁颗粒(USH- 0)和单 晶体氧化铁颗粒(MI0N)等。SPI0直径40nm 400nm 不等，由Fe0~34 和Fe0组成,外包碳氧葡聚糖，其氧化铁核 心由若干个单晶体构23 成。USPI0最大直径不超过30nni。超 顺磁性氧化铁的颗粒大小对 2008 年 23 * 9 期 Vol.23 No.9 其进人网状内皮系统的部位有 较大影响，一般直径较大的SPI0 主要为肝、脾的网状内皮 系统所摄人,而USPI0颗粒小,主要进人 万方数据 [综合] 丨Si秀剖、功能、代谢或分子信息。 谈各 2分子影像学常用的成像技术 分子影像学必须要结合临床,解决临床问题才 有意义。应该看2.1核医学成像 到，对于分子影像学这个新兴的学科，最主 要的是多学科的合 核医学分子成像技术包括单光子发射计算机体层显像 (single 作，尤其是与生物、化学、物理、工程、计 算机等相关学科的photon emission computed tomography,SPECT)和正电子 发射体交流和合作。比如:在分子探针的、 制备以及表征中，层显像(position emission tomography,PET)。核医学成 像的灵敏就需要生物工程、生物化学等相关专 家的密切配合。现有的几度高,是目前最成熟的分子显像技术,主要应用于 以下几个方面: 种分子成像技术各有优缺点，因 此,多种成像技术联合使用将会 (1)代谢显像目前研究较多的是已糖激酶和葡萄糖转 运子表提供更多更全面的信息。我 们希望未来的分子成像技术能够无达显像、胆碱激酶显像、细胞增殖和内源性胸腺嘧啶 激酶显像创、实时地监测药物代 谢、酶的活动、信号转导、抗原水平及l8等。2-F-2-脱氧-D-葡萄糖(FDG)显像是目前临 床应用最广的细胞增殖,并且可以阐 明基于机体细胞和组织功能互相连接的PET显像。 物理途径和网络分 子。 ?基因表达分子显像主要包括反义PET显像和报告 基因显分子影像学是近年刚刚兴起的一门学科，它虽然在疾 病的像。反义PET显像是利用正电子核素标记某一特定 序列的反义寡早期诊断、基因显像、药物筛选、疗效评估、血管生成及 细胞脱氧核苷酸作为PET显像剂，经体内核酸杂 交与相应的靶mRNA凋亡等领域取得了一定的成果,但仍然存在很多挑战。 分子影像结合，通过PET显像，显示基因异常 表达组织，反映目标DNA学中最重要的是开发新的探针、新的成像技术;其 次是建立小转录情况。反义显像是一种内源 性基因表达显像,显像难度较大。 动物的成像技术，为动物实验打下基础;再者就 是研究高效、 ?受体显像研究较多的受体系统有多巴胺能神经系 统、5-羟低毒的转染技术，使外源性报告基因有效进入 体内，并保持高色胺能神经系统、乙酰肫碱能受体、肾上腺素能受 体等。其中研的活性。相信不久的将来,分子影像学的基 础研究和临床试验均究最多的是多巴胺能神经系统随着基因组学 的发展，小动物(如小将取得更大的成果。 鼠)在现代分子生物学实验中日趋重 要,小动物PET成为分子显像[参考文献] 的重要工具。小动物PET目 前广泛应用于生物医药研究、代谢显[1] 郗超航.分子影像学的发展与展望U].医用放射技术杂 志，像、受体显像、肿瘤显 像、基因表达显像等方面。 2006(11):10- 11. 就显示体内生理代谢及分子水平的变化而言，核医学 成像也[2] 李坤成,等.分子影像学研究进展[J].中国医疗设备,2008 许是最敏感的技术之一，但其仍存在空间分辨力较 差等不足之(1):1-4. 处，有待进一步提高。 [3] 张龙江.分子影像学探针的研究与进展?.国外医学临床 放2.2磁共振成像 射学分册，2006,29(5) :289-293. 分子水平的MR成像是建立在传统成像技术基础上, 以特殊分[4] 龚英.分子影像学对比剂的研究进展[J】.国外医学临床放 射子作为成像对象，其根本宗旨是将非特异性物理 成像转为特异性学分册，2006,29(5):294-298. 分子成像。MR分子成像的优势在于它的 高分辨力’同时可获得三[5] 汤漪凡,等.磁共振在分子影像学中的应用[J].医疗装备， 维解剖结构及生理信息’这些正是 核医学、光学成像的缺点。但2008(1): 4-5. 是MR的敏感性较低，需要通 过信号扩增系统来提高其敏感性。 [6] 宋武战，等.分子影像技术与传统影像设备的对比分析 [J].2.3光学成像 医疗卫生装备,2007(7) :53-54. 光学成像方法较多，主要有弥散光学成像、多光子成 像、活[7] 文体显微镜成像、近红外线荧光成像及表面共聚焦成像 等。目前除戈.分子影像学研究现状及展望?.放射学实践, 了近红外线荧光成像、表面共聚焦和双光子成像 外，其余的技术2006,21(8): 863-864. ? 还只局限于实验研究中。光学成像有其较突 出的优点:?非离子低032008年23卷9期 能量辐射。?高敏感性。?可进行 连续、实时监测。?价格相对Vol.23 No.9 较低。?染料激发和信号探 测模式的灵活性。?无创性或微创性。 2.4超声成像 超声分子影像学是近几年超声医学在分子影像学方面 的研 究热点，它主要是利用微泡对比剂介导来发现疾病早 期的细胞 和分子水平的变化。超声分子显像具有无创性、花 费低等优点， 随着细胞和分子成像方法的提高，靶对比剂的 精确定位,超声分 子显像对于疾病的早期诊断、治疗具有非 常好的前景。 3小结 虽然看起来分子影像学好像是遥不可及的、无从下手 的,但 是它却与放射科医师的日常医疗工作密切相关，在临 床工作中 可以提炼出很多分子影像学范畴的问题和研究课 题。反过来, 万方数据