分子核医学-核医学与核药学教学、学习课件演示文稿.ppt

第八章 分子核医学 ; 分子核医学：以分子识别作为理论基础，利用放射性核素标记的示踪剂，从分子水平去认识生命现象和疾病发生、发展的规律，从而诊断与治疗疾病的一门综合性的边缘性学科。 ;第一节 分子核医学的理论基础;2．通过利用特定的放射性示踪剂，分子核医学可为我们提供一个观察细胞间和细胞内的生化过程变化的窗口。通过这个窗口，可以将以生化功能或代谢异常为表型的疾病与其相应的基因型联系起来，从而使我们对疾病的认识、诊断和治疗提高到一个新的水平，可使相关疾病治疗更具针对性。 ;二、分子生物学与分子核医学的相互关系; 高等生物细胞间和细胞内的信息传递是协调各种细胞功能、维持机体内、外环境的稳态和生命活动的基础。在细胞间传递的信息分子主要有神经递质、激素和细胞因子等。这些信息分子通过神经或体液途径从某种细胞传递至另一种细胞，并通过与细胞受体的识别与结合而将信息进一步传递至细胞内，引起细胞产生多种生理效应乃至基因的表达。 ;四、当前分子核医学几个重要研究领域 ; 放射免疫显像(Rll): 将放射性核素标记的抗肿瘤抗原作为显像剂引入机体，定向的与肿瘤细胞相关抗原结合，使肿瘤组织局部聚集一定量的显像剂，用γ相机或SPECT进行平面或断层显像，即可显示肿瘤及其转移灶的部位、大小、范围。; 放射免疫治疗（RIT）:RIT的临床研究和应用情况远不如Rll，主要原因是：肿瘤对标记单抗的摄取率不高，且标记抗体是结合在细胞膜上，位于核内的DNA，被射线随机击中的机率低，肿瘤细胞难以获得致死性照射剂量；其次，RIT所需注射的抗体用量远较Rll为大，且又需反复注射。随着越来越多的高性能多肽类放射性药物的出现，RIT疗效可望得到改善。 ;2、放射受体显像和受体介导的靶向治疗 ;4、代谢显像 ; 分子生物学是当今生命科学领域中发展最快和最引人注目的学科之一。在分子生物学理论和实验技术的发展过程中，核素示踪技术起了非常重要的作用。分子生物学中的许多重要问题，如DNA是遗传信息的携带者、DNA的半保留复制、转录、遗传密码的破译等都是借助核素示踪技术得以阐明的；分子生物学中的常用技术，如核酸序列分析技术、核酸分子杂交技术、DNA重组技术、PCR技术等往往也离不开核素示踪这一重要的手段；而在蛋白质生物合成研究中，核素示踪技术更是重要的研究手段。;一、放射性核素在核酸研究中的应用 ;2、探针的种类及其选择 ;3、标记物的选择 标记物大致可分为放射性核素类和非放射性核素类。由于放射性核素的灵敏度高，可检测样品中少于1000个分子的核酸含量，因而是目前应用最多的一类核酸分子探针标记物。非放射性核素类的标记物有生物素、地高辛等。应用这类标记物标记的核酸分子探针虽可以存放较长的时间，使用时也没有辐射危害，但这些标记物对核酸分子都有一定的修饰作用，方法学的灵敏度不如放射性核素。常用放射性核素有32P、35P、3H、125I、14C等，具体应选用何种放射性核素应根据实验对敏感性和分辨力的要求、标记方法以及核素的特点等因素来决定。 ; ①、DNA的缺口平移法：缺口平移法是一种快速、简便的以双链DNA为底物的 DNA探针标记法，已有药盒供应，最为常用。 首先，在大肠杆菌脱氧核糖核酸酶I（DNase I）作用下，在双链 DNA上随机切出若干个单链具有3羟基本端和5磷酸基末端的缺口，然后利用大肠杆菌DNA聚合酶的5→3外切酶活性在缺口的5末端从5→3 方向将旧链5末端逐步切除，同时在该酶5→3聚合酶活性的催化下，顺序将dNTP连接到切口的3末端-OH上，以互补的DNA单链为模板合成新的DNA单链。在此过程中，反应体系中的32P-dNTP便均匀地参入到新合成的DNA链中，从而形成高比活性的DNA探针。 ;②、随机引物法：首先制备各种组合的寡核苷酸片段混合物，将它们与经过变性处理并作为模板的DNA混合，其中必有可与模板DNA杂交的寡核苷酸片段，可以起引物作用，称为随机引物。在大肠杆菌DNA聚合酶I大片段（Klenow片段）催化下，反应液中含有的32P-dNTP便可参人到新合成的DNA中，形成放射性核素标记的DNA探针。 ;③单链DNA探针的标记：一般多在以M13噬菌体为载体的重组DNA上进行，成熟的M13噬菌体DNA以单链环状存在，此为合成第二条互补DNA链提供了条件。M13载体DNA中有一称为多克隆位点（polylinker）的片段，在该片段中有一系列限制性内切酶切点，外源性DNA可插人此区域内。临近多克隆位点的3端有LacZ基因序列，目前有市售的互补于该序列的通用引物。借助该引物，在有32P-dNTP存在的条件下，利用大肠杆菌聚合酶I Klenow片段催化延伸反应，可获得与任何插入的