化學(xué)生物學(xué)——分子成像

1、第第1010章章分分 子子 成成 像像123Contents All Rights Reserved, Duke Medicine 200712310.1 熒光分子成像熒光分子成像優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，靈敏度高，10 10 mol/L快捷簡(jiǎn)便快捷簡(jiǎn)便費(fèi)用低費(fèi)用低相對(duì)高通量相對(duì)高通量-10-9應(yīng)用應(yīng)用 主要用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)成像。主要用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)成像。 All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡 All Rights Reserved, Duke Medicine 2007nibblet a virus engineered to express

2、a green fluorescent protein All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 熒光產(chǎn)生的機(jī)制熒光產(chǎn)生的機(jī)制 熒光光譜能級(jí)躍遷示意圖熒光光譜能級(jí)躍遷示意圖 基態(tài)基態(tài)磷光磷光 熒光熒光 單重激發(fā)態(tài)單重激發(fā)態(tài)10.1.2 10.1.2 熒光分子探針熒光分子探針 組成組成 熒光團(tuán)：決定探針的基本參數(shù)。熒光團(tuán)：決定探針的基本參數(shù)。 識(shí)別基團(tuán)：識(shí)別基團(tuán)： 靶標(biāo)分子特異結(jié)合。靶標(biāo)分子特異結(jié)合。1.1. 熒光探針的參數(shù)熒光探針的參數(shù)（1 1）斯托克斯位移：決定靈敏度和選擇性）斯托克斯位移：決定靈敏度和選擇性 發(fā)射波長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng) 吸收波長(zhǎng)吸收波長(zhǎng)（2 2）

3、吸收系數(shù)：度量光子吸收效率。）吸收系數(shù)：度量光子吸收效率。（3 3）量子產(chǎn)率：反映物質(zhì)將吸收光轉(zhuǎn)化為熒光）量子產(chǎn)率：反映物質(zhì)將吸收光轉(zhuǎn)化為熒光效率的參數(shù)，直接影響熒光強(qiáng)度。效率的參數(shù)，直接影響熒光強(qiáng)度。（4 4）熒光強(qiáng)度：檢測(cè)的靈敏度。）熒光強(qiáng)度：檢測(cè)的靈敏度。All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 熒光壽命熒光壽命（1）單光子單光子+2+2+2+ 生物體中大多數(shù)酶以陰離子為底物或輔因子。生物體中大多數(shù)酶以陰離子為底物或輔因子。例子：例子：熒光團(tuán)探熒光團(tuán)探針檢測(cè)。針檢測(cè)。例子：例子：熒光團(tuán)探熒光團(tuán)探針檢測(cè)。針檢測(cè)。熒光團(tuán)熒光團(tuán)活性氧氧化氧化OCH3(CH

4、12)17O(CH3CH2)2NN(CH3CH2)2Cl與生物膜結(jié)合時(shí)，熒光團(tuán)露在水與生物膜結(jié)合時(shí)，熒光團(tuán)露在水相中，烷基尾巴插入脂質(zhì)內(nèi)部相中，烷基尾巴插入脂質(zhì)內(nèi)部（2 2）綠色熒光蛋白）綠色熒光蛋白 水母中發(fā)現(xiàn)，在藍(lán)色波長(zhǎng)范圍的光激發(fā)下，水母中發(fā)現(xiàn)，在藍(lán)色波長(zhǎng)范圍的光激發(fā)下，發(fā)出綠色熒光。發(fā)出綠色熒光。GFP熒光團(tuán)形成機(jī)制 Ex=395nmEm=508nmGFP6個(gè)家族GFP的的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 報(bào)告基因報(bào)告基因 GFP應(yīng)用應(yīng)用 GFPAll Rights Reserved, Duke Medicine 2007高爾基體高爾基體 線粒體線粒體 細(xì)胞膜細(xì)胞膜 All Rights Reserved,

5、Duke Medicine 2007mitochondraAll Rights Reserved, Duke Medicine 2007live cell realtime D. D. 熒光共振能量傳遞（熒光共振能量傳遞（FRETFRET） Binding NO BindingNO bindingE. 作為生物傳感器作為生物傳感器 GFPGFP對(duì)對(duì)pHpH和離子敏感，用于檢測(cè)細(xì)胞的和離子敏感，用于檢測(cè)細(xì)胞的pHpH和和離子濃度。離子濃度。鹵素Ca2+半胱天冬蛋白酶在細(xì)胞凋亡中的作用半胱天冬蛋白酶在細(xì)胞凋亡中的作用?？⑸汉飨x的熒光蛋白?？?、珊瑚蟲的熒光蛋白（3 3）量子點(diǎn)熒光探針）量子點(diǎn)熒光探

6、針 制備方法制備方法 水相合成水相合成 有機(jī)相合成有機(jī)相合成 熒熒光量子點(diǎn)與生物目光量子點(diǎn)與生物目標(biāo)標(biāo)的的連連接方式接方式 量子點(diǎn)熒光探針優(yōu)點(diǎn)量子點(diǎn)熒光探針優(yōu)點(diǎn)激光共聚焦顯微鏡研究量子點(diǎn)標(biāo)記的細(xì)胞骨架激光共聚焦顯微鏡研究量子點(diǎn)標(biāo)記的細(xì)胞骨架All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 美國(guó)康納爾大學(xué)的科學(xué)家利用美國(guó)康納爾大學(xué)的科學(xué)家利用ATPATP酶作為分子酶作為分子馬達(dá)，研制出了一種可以進(jìn)入人體細(xì)胞的納米馬達(dá)，研制出了一種可以進(jìn)入人體細(xì)胞的納米機(jī)電設(shè)備機(jī)電設(shè)備-“納米直升機(jī)納米直升機(jī)”。 其中的生物分子組件將人體的生物其中的生物分子組件將人體的生物 燃料燃料

7、ATPATP轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量，使得金屬推進(jìn)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速率轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量，使得金屬推進(jìn)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速率達(dá)到每秒達(dá)到每秒8 8圈。圈。 An example of mapping sentinel lymph node by type II quantum dot. Quantum dots were injected into the wall of the colon of a 35kg Yorkshire pig. Then sentinel lymph node becomes bright after approximately 3 minutes. A US company has used

8、fluorescent quantum dots to label breast cancer cells for the first time. 量子點(diǎn)生物毒性，量子點(diǎn)生物毒性，CdSeCdSe在紫外長(zhǎng)時(shí)間在紫外長(zhǎng)時(shí)間照射能釋放照射能釋放CdCd。（4）雙光子熒光探針雙光子熒光探針 雙光子過(guò)程是長(zhǎng)波激發(fā)短波發(fā)射，其吸收雙光子過(guò)程是長(zhǎng)波激發(fā)短波發(fā)射，其吸收過(guò)程有著高度的三維空間選擇性和高穿透性。過(guò)程有著高度的三維空間選擇性和高穿透性。 可同時(shí)吸收可同時(shí)吸收2 2個(gè)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子。個(gè)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子。 Ex=600-900nmEx=600-900nm：該波段的光穿透性好，背：該波段的光穿透性好，背景光

9、干擾小，光毒性也較小。景光干擾小，光毒性也較小。 10.2 （NMRI） 核磁共振成像技術(shù)核磁共振成像技術(shù) 不同組織水含量不同不同組織水含量不同 探測(cè)水的分布信息探測(cè)水的分布信息 磁共振造影劑分類磁共振造影劑分類1. 順磁性金屬螯合物造影劑順磁性金屬螯合物造影劑2. 超順磁性的氧化鐵微粒造影劑超順磁性的氧化鐵微粒造影劑 （1）順磁性金屬螯合物造影劑）順磁性金屬螯合物造影劑 Fe 、Mn、Gd 等順磁性金屬離子螯合物等順磁性金屬離子螯合物 需高穩(wěn)定性的離子配位體螯合物需高穩(wěn)定性的離子配位體螯合物 2+2+3+ All Rights Reserved, Duke Medicine 2007All

10、Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 應(yīng)用應(yīng)用 10.3 核素分子成像核素分子成像 利用放射性核素標(biāo)記的示蹤劑作為分子探利用放射性核素標(biāo)記的示蹤劑作為分子探針對(duì)體內(nèi)靶標(biāo)進(jìn)行成像。針對(duì)體內(nèi)靶標(biāo)進(jìn)行成像。 單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描成像（單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描成像（SPECTSPECT） 正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像（正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像（PETPET） （1） SPECTSPECT和和PETPET原理原理 將能輻射將能輻射射線的放射性核素作為示蹤劑射線的放射性核素作為示蹤劑注射體內(nèi)，其

11、聚集在靶組織后，放射性核素在注射體內(nèi)，其聚集在靶組織后，放射性核素在衰敗過(guò)程中發(fā)射高能量衰敗過(guò)程中發(fā)射高能量光子光子束，穿透組織后束，穿透組織后向體外輻射向體外輻射，從而研究藥物在體內(nèi)的分布。從而研究藥物在體內(nèi)的分布。 （2）PET示蹤劑及其應(yīng)用示蹤劑及其應(yīng)用細(xì)胞標(biāo)記和成像，氧化鐵微粒通過(guò)吞噬和胞引細(xì)胞標(biāo)記和成像，氧化鐵微粒通過(guò)吞噬和胞引作用被吸收，被作用被吸收，被MRIMRI檢測(cè)；檢測(cè)；對(duì)基因傳遞與表達(dá)進(jìn)行成像，表達(dá)量與細(xì)胞內(nèi)對(duì)基因傳遞與表達(dá)進(jìn)行成像，表達(dá)量與細(xì)胞內(nèi)鐵濃度有關(guān)。鐵濃度有關(guān)。 常用的放射性核素常用的放射性核素 F C N O I Tc 1811131512499All Righ

12、ts Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 趙長(zhǎng)久、付鵬課題組研究發(fā)現(xiàn)趙長(zhǎng)久、付鵬課題組研究發(fā)現(xiàn) 乳腺癌和前列腺癌中乳腺癌和前列腺癌中MDM2基因高度表達(dá)，基因高度表達(dá)，表達(dá)水平和腫瘤惡性程度相關(guān)。課題組將核素表達(dá)水平和腫瘤惡性程度相關(guān)。課題組將核素標(biāo)記的反義寡核苷酸鏈制成分子探針，利用其標(biāo)記的反義寡核苷酸鏈制成分子探針，利用其對(duì)腫瘤組織的高度特異性，對(duì)早期不被現(xiàn)有的對(duì)腫瘤組織的高度特異性，對(duì)早期不被現(xiàn)有的檢查手段發(fā)現(xiàn)或高度懷疑的組織進(jìn)行特異性顯檢查手段發(fā)現(xiàn)或高度懷疑的組織進(jìn)行特異性顯像，及時(shí)鎖定

13、肉眼無(wú)法判斷的小病灶。像，及時(shí)鎖定肉眼無(wú)法判斷的小病灶。 All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) Thank You ! Thank You ! 分子成像探針?lè)肿映上裉结槼唐G 山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科All Rights Reserved, Duke Medicine 2007一、概述一、概述二、分子探二、分子探針針與成像靶點(diǎn)與成像靶點(diǎn)結(jié)結(jié)合的基合的基礎(chǔ)礎(chǔ)三、三、親親和和組組件的高通量件的高通量篩選篩選四、常四、常見(jiàn)見(jiàn)的分子成像探的分子成像探針針All Rights Reserved, Duke Medi

14、cine 2007（一）（一）探針探針 分子生物學(xué)中，指用于檢測(cè)互補(bǔ)核酸序列的標(biāo)記DNA或RNA 分子影像學(xué)中，指能夠與某一特定生物分子（如蛋白質(zhì)、 DNA、RNA ）或者細(xì)胞結(jié)構(gòu)靶向特異性的結(jié)合，并可供體內(nèi)或（和）體外影像學(xué)示蹤化合物分子，這些標(biāo)記化合物分子能夠在活體或（和）離體反映其靶生物分子的量和（或）功能All Rights Reserved, Duke Medicine 20072個(gè)特征個(gè)特征 對(duì)于疾病密切相關(guān)的靶分子具有高度親和力和靶向特異性 可供影像學(xué)設(shè)備在活體內(nèi)進(jìn)行示蹤All Rights Reserved, Duke Medicine 2007（二）常（二）常見(jiàn)見(jiàn)類型類型 按

15、照探針與靶點(diǎn)結(jié)合的原理，分為靶向性分子探針和非靶向性分子探針 根據(jù)不同成像技術(shù)要求，分為光學(xué)分子探針、放射性核素分子成像探針、磁共振分子成像探針、超聲分子成像探針All Rights Reserved, Duke Medicine 2007常常見(jiàn)見(jiàn)類型類型 根據(jù)探針親和組建的成分或特征可分為受體靶向分子探針、抗體靶向分子探針抗體片段靶向探針、多肽靶向探針、反義寡核苷酸探針、可激活的分子探針 根據(jù)探針的作用原理不同，分為“房室型”探針、靶向性探針、 “智慧型”探針 根據(jù)來(lái)源不同，分為內(nèi)源性探針、外源性探針All Rights Reserved, Duke Medicine 2007（三）一般（三

16、）一般設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求要求1.對(duì)其靶生物分子具有高度特異性和親和力，如能同時(shí)反映其靶生物分子的功能則更好2.在細(xì)胞內(nèi)聚集的量與靶生物分子含量或表達(dá)量成比例，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)不含有靶生物分子時(shí)，細(xì)胞內(nèi)不應(yīng)該殘留分子成像探針3.對(duì)細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)的相互的靶生物分子的結(jié)合不應(yīng)該存在傾向性差異4.在到達(dá)靶生物分子前沒(méi)有明顯地受到血管通透性、組織靜態(tài)壓力等影響All Rights Reserved, Duke Medicine 2007（四）一般（四）一般設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求要求5.機(jī)體不會(huì)對(duì)分子成像探針產(chǎn)生明顯免疫反應(yīng)或其他不良反應(yīng)6.探針在體內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定7.探針在血液中不會(huì)被血細(xì)胞非特異結(jié)合8.探針有良好的組織分布性9.

17、排泄途徑對(duì)結(jié)果分析不造成不利影響10. 放射性分子成像探針可用多種放射性核素標(biāo)記，適合SPECT和PET成像All Rights Reserved, Duke Medicine 2007（五）分子探（五）分子探針針穿透生物屏障的常穿透生物屏障的常見(jiàn)見(jiàn)機(jī)制機(jī)制 通過(guò)細(xì)胞的特異性功能(如配體的捕獲)轉(zhuǎn)運(yùn)具有生物膜穿透性的分子探針 用物理方法傳遞無(wú)生物膜穿透性的分子探針 轉(zhuǎn)染劑轉(zhuǎn)運(yùn)法 肽類基膜置換物介導(dǎo)法All Rights Reserved, Duke Medicine 2007一、概述二、分子探二、分子探針針與成像靶點(diǎn)與成像靶點(diǎn)結(jié)結(jié)合的基合的基礎(chǔ)礎(chǔ)三、親和組件的高通量篩選四、常見(jiàn)的分子成像探針A

18、ll Rights Reserved, Duke Medicine 2007分子探分子探針針與成像靶點(diǎn)與成像靶點(diǎn)結(jié)結(jié)合的基合的基礎(chǔ)礎(chǔ) 受體與配體的分子識(shí)別 抗原抗體特異性分子識(shí)別 酶與底物的分子識(shí)別 特異蛋白之間的分子識(shí)別 核苷酸鏈之間的分子識(shí)別 蛋自質(zhì)與核酸分子的分子識(shí)別All Rights Reserved, Duke Medicine 2007一、概述二、分子探針與成像靶點(diǎn)結(jié)合的基礎(chǔ)三、親親和和組組件的高通量件的高通量篩選篩選四、常見(jiàn)的分子成像探針All Rights Reserved, Duke Medicine 2007探探針針具具備備以下特征以下特征 探針對(duì)靶點(diǎn)必須具備高精度的親和

19、力 非特異性結(jié)合要盡可能低，這樣就能夠獲得很低的背景噪聲，提高信噪比 有足夠長(zhǎng)的半衰期供檢查探測(cè)，同時(shí)要求排出體內(nèi)的速度要相對(duì)快，以便能重復(fù)檢查 探針無(wú)藥理學(xué)作用 無(wú)毒副作用All Rights Reserved, Duke Medicine 2007一、概述二、分子探針與成像靶點(diǎn)結(jié)合的基礎(chǔ)三、親和組件的高通量篩選四、常常見(jiàn)見(jiàn)的分子成像探的分子成像探針針All Rights Reserved, Duke Medicine 2007常常見(jiàn)見(jiàn)的分子成像探的分子成像探針針(一)放射性核素分子成像探放射性核素分子成像探針針(二)光學(xué)分子成像探針(三)磁共振分子成像探針All Rights Reserv

20、ed, Duke Medicine 2007(一一)放射性核素分子成像探放射性核素分子成像探針針 放射性核素靈敏度極高 檢測(cè)10-1810-14g 少于1000個(gè)分子的核酸含量All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 待測(cè)物質(zhì)濃度與檢測(cè)手段待測(cè)物質(zhì)濃度與檢測(cè)手段 臨床化學(xué)分析臨床化學(xué)分析10-1210-910-610-310-0pg/mLng/mLm mg/mLmg/mLg/L免疫分析免疫分析Therapeutic DrugsThyroid HormoneFertility HormoneAllergyCancer MarkersInfectious Di

21、seaseVitaminsSerum Proteins常量常量微量微量超微量超微量All Rights Reserved, Duke Medicine 2007(一一)放射性核素分子成像探放射性核素分子成像探針針1、代代謝謝成像探成像探針針2、血管生成成像探針3、細(xì)胞凋亡成像探針4、細(xì)胞增殖成像的探針5、乏氧成像探針6、受體成像探針All Rights Reserved, Duke Medicine 20071、代、代謝謝成像探成像探針針 糖代糖代謝謝成像成像 氨基酸代謝成像 膽堿代謝成像 脂肪酸和醋酸代謝All Rights Reserved, Duke Medicine 2007PET/C

22、TAll Rights Reserved, Duke Medicine 2007基因水平變化基因水平變化蛋白質(zhì)改變蛋白質(zhì)改變代謝變化代謝變化細(xì)胞水平變化細(xì)胞水平變化淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移腫塊形成腫塊形成酶酶受體受體抗體抗體糖代謝糖代謝氨基酸氨基酸磷脂磷脂細(xì)胞形態(tài)細(xì)胞形態(tài)基因表達(dá)基因表達(dá)DNA序列序列腫塊結(jié)構(gòu) PET18F-FES11C- PD153035PET18F-FDG11C-MET11C-膽堿18F-FMISOCT解剖結(jié)構(gòu)血流灌注 PET18F-FHBG18F-OND18F-FLTPET-CT分子影像CT13NH3PET-CT在診斷治療中應(yīng)用在診斷治療中應(yīng)用All Rights Reser

23、ved, Duke Medicine 2007OHCH2OHOHOH18FO2-18F-2-脫氧脫氧-D-葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖CH2OHOHOHOOHOH18F-FDG & 葡萄糖葡萄糖All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 K3K4HexokinaseCellGlucose-6-phosphatase18F-FDG-1-PGlycogen18F-fru-6-PGlycolysis18F-FDG-6-phospho-glucono-lactoneHMPshunt18F-FDGVesselK1K218F-FDG18F-FDG-6P18F-FD

24、G代謝示意圖代謝示意圖All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 18F-FDG-6-pin cancer cellAll Rights Reserved, Duke Medicine 2007Positron 18F-FDG-6-pin cancer cellAll Rights Reserved, Duke Medicine 2007Positron 18F-FDG-6-pin cancer celle-All Rights Reserved, Duke Medicine 2007e-Positron photonphoton18FDG-6-pin ca

25、ncer cellcrystalcrystalAll Rights Reserved, Duke Medicine 2007PET/CT腫腫瘤瘤顯顯像流程像流程All Rights Reserved, Duke Medicine 2007PET/CT圖像的研讀圖像的研讀All Rights Reserved, Duke Medicine 200718F-FDG類似天然葡萄類似天然葡萄糖的能量底物，可進(jìn)入糖的能量底物，可進(jìn)入人體各種正常細(xì)胞。人體各種正常細(xì)胞。根據(jù)臟器能量需要和消根據(jù)臟器能量需要和消耗的程度，各處耗的程度，各處18F-FDG的沉積量不同。的沉積量不同。All Rights Res

26、erved, Duke Medicine 2007u 喉部喉部攝攝取（?。ㄕf(shuō)話說(shuō)話所致）所致）All Rights Reserved, Duke Medicine 2007u頸部棕色脂肪的攝取頸部棕色脂肪的攝取 雙側(cè)鎖骨上雙側(cè)鎖骨上脂肪組織顯脂肪組織顯影影All Rights Reserved, Duke Medicine 2007u通常肌肉攝取很低，但運(yùn)動(dòng)或緊張致肌肉生理性攝取通常肌肉攝取很低，但運(yùn)動(dòng)或緊張致肌肉生理性攝取All Rights Reserved, Duke Medicine 2007u 乳腺生理性乳腺生理性攝攝取（取（對(duì)對(duì)稱性）稱性）絕經(jīng)期婦女服用雌絕經(jīng)期婦女服用雌激素者、哺

27、乳期婦激素者、哺乳期婦女多見(jiàn)女多見(jiàn)All Rights Reserved, Duke Medicine 2007u 子宮和卵巢的生理性攝取子宮和卵巢的生理性攝取卵巢的攝取All Rights Reserved, Duke Medicine 2007提高圖像質(zhì)量和診斷效能提高圖像質(zhì)量和診斷效能的常用方法的常用方法All Rights Reserved, Duke Medicine 2007一、延遲掃描一、延遲掃描All Rights Reserved, Duke Medicine 2007二、薄層掃描二、薄層掃描 Case1 Case1 男性，男性，4040歲。體檢歲。體檢CTCT發(fā)現(xiàn)右肺結(jié)節(jié)發(fā)

28、現(xiàn)右肺結(jié)節(jié), ,毛刺伴胸膜凹陷征，毛刺伴胸膜凹陷征，F(xiàn)DGFDG低攝取低攝?。⊿UV1.4)SUV1.4), ,隨訪隨訪3 3年余年余,CT,CT結(jié)節(jié)消退。結(jié)節(jié)消退。All Rights Reserved, Duke Medicine 2007Case1 Case1 男性，既往乙肝病史，男性，既往乙肝病史，CTCT肝右后葉占位肝右后葉占位1 1周周（6cm6cm大?。笮。?，AFPAFP正常。正常。三、增強(qiáng)三、增強(qiáng)CT掃描掃描All Rights Reserved, Duke Medicine 2007肝肝臟臟CTCT多期增強(qiáng)多期增強(qiáng)掃掃描描術(shù)后病理結(jié)果：高分化肝細(xì)胞肝術(shù)后病理結(jié)果：高分化肝

29、細(xì)胞肝CaCa 動(dòng)脈期動(dòng)脈期 門脈期門脈期 延遲期延遲期All Rights Reserved, Duke Medicine 2007對(duì)比劑的應(yīng)用對(duì)比劑的應(yīng)用盆部盆部利尿劑的應(yīng)用利尿劑的應(yīng)用All Rights Reserved, Duke Medicine 2007利尿劑的應(yīng)用：利尿劑的應(yīng)用：膀胱癌（移行細(xì)胞癌）術(shù)后一年，膀胱癌（移行細(xì)胞癌）術(shù)后一年，一周前一周前CT示膀胱左側(cè)壁占位示膀胱左側(cè)壁占位All Rights Reserved, Duke Medicine 2007服用利尿劑后服用利尿劑后1小時(shí)顯像小時(shí)顯像All Rights Reserved, Duke Medicine 200

30、7case1 case1 女女 5959歲。右上臂疼痛歲。右上臂疼痛2月余，月余，X線及線及MRI提示惡性提示惡性占位，不除外轉(zhuǎn)移。占位，不除外轉(zhuǎn)移。申請(qǐng)申請(qǐng)PET/CTPET/CT定性及尋找原發(fā)灶定性及尋找原發(fā)灶? ?1、尋找原發(fā)灶、尋找原發(fā)灶A(yù)ll Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007診斷：腎癌骨轉(zhuǎn)移診斷：腎癌骨轉(zhuǎn)移All Rights Reserved, Duke Medicine 2007男男 68 68 歲歲發(fā)現(xiàn)右下肺占位發(fā)現(xiàn)右下肺占位1 1年年2、良惡性鑒別、良惡性鑒別A

31、ll Rights Reserved, Duke Medicine 2007PET/CTPET/CT：右下肺錯(cuò)構(gòu)瘤：右下肺錯(cuò)構(gòu)瘤All Rights Reserved, Duke Medicine 2007李李xx xx 男男 7676歲歲u直腸癌根治術(shù)后直腸癌根治術(shù)后5 5年，間斷性胸前區(qū)憋悶不適年，間斷性胸前區(qū)憋悶不適3 3年余。年余。u腸鏡：直腸癌近段復(fù)發(fā)腸鏡：直腸癌近段復(fù)發(fā)uMRIMRI：雙腎多發(fā)占位，轉(zhuǎn)移？：雙腎多發(fā)占位，轉(zhuǎn)移？uCTCT：右上肺前段結(jié)節(jié)，惡性？：右上肺前段結(jié)節(jié)，惡性？3、病情評(píng)價(jià)或腫瘤分期、病情評(píng)價(jià)或腫瘤分期All Rights Reserved, Duke Med

32、icine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007PET/CTPET/CT：直腸中下段直腸癌術(shù)后復(fù)發(fā)：直腸中下段直腸癌術(shù)后復(fù)發(fā)All Rights Reserved, Duke Medicine 2007PET/CTPET/CT：右：右肺上葉前段肺上葉前段高攝取結(jié)節(jié)高攝取結(jié)節(jié)原發(fā)性肺癌SUVmaxSUVmax：早期早期=4.56=4.56延遲延遲=6.31=6.31All Rights Reserved, Duke Medicine 2007PET/CT同時(shí)發(fā)現(xiàn)：雙腎囊腫同時(shí)發(fā)現(xiàn)：雙腎囊腫All Rights Reserved, Duke Med

33、icine 2007四、療效判定四、療效判定Case1 男，男，52歲，小細(xì)胞肺癌（活檢），行放療后歲，小細(xì)胞肺癌（活檢），行放療后2月和化月和化療后療后3月月療效評(píng)價(jià)療效評(píng)價(jià)All Rights Reserved, Duke Medicine 2007肺部肺部腫腫瘤合并肺不瘤合并肺不張張（放（放療療中的中的應(yīng)應(yīng)用）用）五、在放療中的應(yīng)用五、在放療中的應(yīng)用All Rights Reserved, Duke Medicine 2007較好地顯示腫瘤邊界較好地顯示腫瘤邊界 有助于活檢、手術(shù)和放療有助于活檢、手術(shù)和放療解剖定位靶區(qū)TPS生物靶區(qū)生物活性靶區(qū)壞死區(qū)All Rights Reserved

34、, Duke Medicine 20076、在健康體檢中的應(yīng)用、在健康體檢中的應(yīng)用All Rights Reserved, Duke Medicine 2007糖代糖代謝謝成像成像PET/CT臨臨床床應(yīng)應(yīng)用用 尋尋找原找原發(fā)發(fā)灶灶 良良惡惡性性鑒鑒別別 病情病情評(píng)評(píng)價(jià)或價(jià)或腫腫瘤分期瘤分期 療療效判定效判定 在放在放療療中的中的應(yīng)應(yīng)用用 在健康體在健康體檢檢中的中的應(yīng)應(yīng)用用All Rights Reserved, Duke Medicine 20071、代、代謝謝成像探成像探針針 糖代謝成像 氨基酸代氨基酸代謝謝成像成像 膽堿代謝成像 脂肪酸和醋酸代謝All Rights Reserved,

35、Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007氨基酸代氨基酸代謝謝成像成像11C-蛋氨酸（ 11C- MET）最廣泛的放射性標(biāo)記氨基酸 方便快捷 放射性化學(xué)純度高 無(wú)須復(fù)雜的純化步驟All Rights Reserved, Duke Medicine 200711C-蛋氨酸（蛋氨酸（ 11C- MET） 通過(guò)內(nèi)皮膜上L-轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)，參與蛋白質(zhì)的合成 轉(zhuǎn)化為S-腺苷蛋氨酸而成為甲基供體All Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicin

36、e 2007氨基酸代氨基酸代謝謝成像成像 與18F-FDG PET成像相比 氨基酸代謝成像的優(yōu)勢(shì)在于受炎癥干擾較少 但腫瘤特異性較差A(yù)ll Rights Reserved, Duke Medicine 20071、代、代謝謝成像探成像探針針 糖代謝成像 氨基酸代謝成像 膽堿代膽堿代謝謝成像成像 脂肪酸和醋酸代謝All Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007膽堿代膽堿代謝謝成像成像膽堿在體內(nèi)三種代謝途徑 氧化反應(yīng)：在肝、腎轉(zhuǎn)化為三甲銨乙內(nèi)酯后重新釋放入血 乙?；磻?yīng)：膽堿被乙酰化為乙酰膽

37、堿 磷酸化反應(yīng)：膽堿被磷酸化為磷脂酰膽堿（卵磷脂）的第一步 磷脂酰膽堿是細(xì)胞膜上的一個(gè)重要的磷脂成分All Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007(一一)放射性核素分子成像探放射性核素分子成像探針針1、代謝成像探針2、血管生成成像探血管生成成像探針針3、細(xì)胞凋亡成像探針4、細(xì)胞增殖成像的探針5、乏氧成像探針6、受體成像探針All Rights Reserved, Duke Medicine 20072、血管生成成像探、血管生成成像探針針 由于腫瘤血管生成過(guò)程中某些特征性物質(zhì)水平上調(diào)，將

38、影像學(xué)造影劑與特征性物質(zhì)的特異性配體連接后合成探針，可對(duì)腫瘤血管生成進(jìn)行靶向研究All Rights Reserved, Duke Medicine 20072、血管生成成像探、血管生成成像探針針 整合素在血管生成過(guò)程中起關(guān)鍵作用 v3 整合素是腫瘤新生血管特征性標(biāo)志物 在人體內(nèi)v3 整合素只分布在少部分正常組織內(nèi)，在未增生的內(nèi)皮細(xì)胞中無(wú)表達(dá)，而在腫瘤毛細(xì)血管增生活躍的內(nèi)皮細(xì)胞及一部分腫瘤細(xì)胞中則可高水平表達(dá)All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 由于v3 整合素可作為包含精氨酸甘氨酸天冬氨酸（RGD）氨基酸序列的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的粘附受體，因此被放射性或

39、順磁性物質(zhì)標(biāo)記的RGD肽鏈可作為特異性分子探針All Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007這種探針安全應(yīng)用人體All Rights Reserved, Duke Medicine 2007常常見(jiàn)見(jiàn)的分子成像探的分子成像探針針 (一)放射性核素分子成像探針 (二)光學(xué)分子成像探光學(xué)分子成像探針針 (三)磁共振分子成像探針All Rights Reserved, Duke Medicine 2007二、光學(xué)分子成像探二、光學(xué)分子成像探針針 (一)熒熒光染料光染料標(biāo)記標(biāo)記的探的探針針 (二

40、)量子點(diǎn)標(biāo)記的探針 (三)拉曼探針 (四)光聲成像探針 (五)可激活探針All Rights Reserved, Duke Medicine 2007(一一)熒熒光染料光染料標(biāo)記標(biāo)記的探的探針針 All Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007 多種熒光染料都有一定毒性 不利于臨床應(yīng)用 只有ICG安全性較高，已應(yīng)用人體All Righ

41、ts Reserved, Duke Medicine 2007二、光學(xué)分子成像探二、光學(xué)分子成像探針針 (一)熒光染料標(biāo)記的探針 (二)量子點(diǎn)量子點(diǎn)標(biāo)記標(biāo)記的探的探針針 (三)拉曼探針 (四)光聲成像探針 (五)可激活探針All Rights Reserved, Duke Medicine 2007量子點(diǎn)量子點(diǎn)標(biāo)記標(biāo)記的探的探針針 半半導(dǎo)導(dǎo)體量子點(diǎn)又稱量子點(diǎn)，直接體量子點(diǎn)又稱量子點(diǎn)，直接28nm，能夠，能夠接受激光激接受激光激發(fā)產(chǎn)發(fā)產(chǎn)生生熒熒光半光半導(dǎo)導(dǎo)體體納納米米顆顆粒粒 有機(jī)染料的有機(jī)染料的熒熒光信號(hào)隨照射光信號(hào)隨照射時(shí)間時(shí)間延延長(zhǎng)長(zhǎng)而很快暗而很快暗下來(lái)（光漂白），而量子點(diǎn)下來(lái)（光漂白），

42、而量子點(diǎn)則則可持可持續(xù)續(xù)很很長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)間而不褪色，而不褪色，熒熒光壽命是有機(jī)染料分子的光壽命是有機(jī)染料分子的100倍倍以上，耐光漂白的以上，耐光漂白的穩(wěn)穩(wěn)定性也是后者的定性也是后者的1000倍倍 研究活研究活細(xì)細(xì)胞生物分子胞生物分子間長(zhǎng)間長(zhǎng)期的相互作用非常重期的相互作用非常重要要All Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007All Rights Reserved, Duke Medicine 2007二、光學(xué)分子成像探二、光學(xué)分子成像探針針 (一)熒光染料標(biāo)記的探針 (二)量子點(diǎn)標(biāo)記的探針 (三)拉曼探拉曼探針針 (四)光聲成像探針 (五)可激活探針All Rights Reserved, Duke Medicine 2007拉曼探拉曼探針針 拉曼光拉曼光譜譜是一種散射光是一種散