前沿讲座-核分子影像学导论.ppt

分子影像学导论

侯桂华

山东大学医学院实验核医学研究所

;主要内容：

1概述

2分子识别和靶分子

3核分子探针

4核探测仪器

5分子影像学在临床医学中的应用

6分子影像学在根底医学中的应用

7分子影像学在新药研究中的应用;;经典的影像诊断(CT、MRI等)主要显示的是一些分子改变的终效应,具有解剖学改变的疾病;而分子影像学通过发展新的工具、试剂及方法,探查疾病过程中细胞和分子水平的异常,在尚无解剖改变的疾病前检出异常,为探索疾病的发生、发展和转归,评价药物的疗效,为分子水平疾病的治疗开启了一片崭新的天

地。;影像医学开展到现在逐渐形成了3个主要阵营:

(1)经典医学影像学:以X线、CT、MRI、超声成像等为主,显示人体解剖结构和生理功能;

(2)以介入放射学为主体的治疗学阵营

(3)分子影像学:以MRI、PET、光学成像及小动物成像设备等为主,可用于分子水平成像。;三者是紧密联系的一个整体,相互印证,相互协作“

以介入放射学为依托,使目的基因能更准确到达靶位,通过分子成像设备又可直接显示治疗效果和基因表达。因此,分子影像学对影像医学的开展有很大的推动作用,使影像医学从对传统的解剖、生理功能的研究,深入到分子水平的成像,去探索疾病的分子水平的变化,将对新的医疗模式的形成和人类健康有着深远的影响。;;与经典影像诊断学不同，分子影像学是着眼于探测构成疾病根底的分子的异常，而不是对由这些分子改变所构成的最终结果进行成像。其突出特点是用影像的手段非侵入性地对活体内的参与生理和病理过程的分子进行定性或定量可视化观察.;;分子影像学的研究目的在于:

〔1〕在体内直接观察到疾病起因、发生、开展一系列的病理生理变化和特征，而不单单是疾病终末期的解剖改变。比方，通过对肿瘤发生过程中关键标记〔Marker〕的分子影像学显像，从而得知疾病开展过程、进展阶段。而在疾病的发生、形成阶段进行有效的干预，往往可以逆转、阻止或延缓其发生。;〔2〕在治疗上，在治疗的极早期就可以反映出治疗的疗效。如???用于化疗的疗效评价，不必在治疗多个疗程后复查肿瘤的大小变化〔这是非常不敏感的方法〕，只要反映治疗药物的作用靶点有没有变化，药物作用过程中一些关键的分子标记〔Maker〕有没有改变，即可推论这种治疗有没有产生效用。这种极其敏感的评价方法在治疗疗效评价中有着巨大应用价值。;〔3〕在药物开发与临床应用方面，可以极大加快药物的研制、开发、临床前研究时间。目前治疗肿瘤药物临床前疗效分析是在实验动物上进行的，主要观察移植瘤有没有缩小，根据缩小的程度来比较不同药物疗效，从而筛选出最正确的药物进入临床前研究。;既往方法对药物在体内如何作用、抗癌作用具体细节一无所知，这种极为粗糙、不科学的研究方法，极大延缓了药物开发。而采用分子影像学的研究方法，通过设计特异性探针，直接在体内显示药物治疗靶点的分子改变，通过建立高通量的影像学分析系统，可大大有助于药物的筛选和开发;〔4〕基因功能分析以及基因治疗的研究方面:目前有关基因功能分析方法，都采用体外实验分析，而体外实验分析的结果可能与基因在体内实际作用出现偏差。采用分子影像学的方法，基于基因功能及信号通道知识，通过设计一系列特异性探针，建立高通量的基因功能体内分析系统，可望实时显示该基因在体内的作用过程。;在基因治疗方面，可在体内观察基因载体在体内转基因表达的有效性，如体内观察基因治疗药物有没有到达治疗部位、靶点组织和细胞;判断体内转基因情况以及效率是否足够产生临床疗效;转基因后组织细胞分子学改变、以及发挥的治疗作用机制，与体外研究是否一致，是否在体内受到其它因素的干扰;体内直接评价治疗的疗效;要成功实现活体内实时、特异性分子显像，必须克服以下困难:

〔1〕寻找特异性分子探针。这类分子探针可以是受体配体、特异性酶的底物等小分子，也可以是抗体、蛋白等大份子。它必须具备高亲和力，与体内细胞或组织的靶点进行特异性结合，并且具备特殊的药代动力学特征，如在靶组织内有效聚积，与靶结构结合持续一段时间后，体内能够较完全的去除。;〔2〕这些特异性分子能够克服各种生物屏障，如血管、细胞间隙、基底膜、血脑屏障等，最后能够顺利通过细胞膜、核膜等，与靶点进行结合。;〔3〕放大体内影像学信号，目的是获得清晰的影像学图像应用于诊断。由于体内靶组织或靶细胞的含量可能有限，分子探针与靶点结合后，获取的影像学信号可能很弱，因此需要相当水平的信号放大系统。;;;分子影像学成像种类

1光学