核医学课件：分子影像学简介

1、分子影像学简介Molecular imaging: where we are解剖生理分子 PAST PRESENT FUTURECT, MR CT, MR MR, OPTICAL NUCLEAR NUCLEAR分子影像学研究领域临床应用研发新的分子探针促进新药开发和治疗监测技术的发展基因信号传导与基因表达显像了解体内微环境的细胞活动过程促进物理、放射化学、分子生物学、数学、信息学等学科间的合作最终目标: 通过新的影像探针的临床应用实现疾病的早期诊断与治疗 分子影像学概念 广义上，分子影像学是一门活体内在细胞与分子水平对生物过程进行描述与测量的新学科 分子影像学利用分子探针插入人体细胞内遇到特定

2、分子时或特定基因产物发射信号PET、SPECT、MRI或光学成像记录其信号显示其分子图像、代谢图像、基因转变图像 早期诊断疾病、筛选活性药物及直接评价治疗效果 分子影像技术三要素寻找和选择合适的结合靶点设计与该靶点特异、高亲和力结合的标记探针，具备足够的放大信号便于实现高灵敏的探测需要灵敏度高、分辨率好的成像仪器 分子影像探针定义分子影像探针是分子成像的关键一端连有能够和生物体内特异靶点结合的分子结构肽类、酶的底物、配体等另一端是报告分子报告基因、荧光染料、放射性标记物等产生的信号则由图像采集系统收集、处理 启动子启动子报告基因/HSVtk内源性基因HSV 胸苷激酶标记的报告探针细胞内的磷酸化

3、探针 转录因子 激活报告酶内源性蛋白PA.B.报告基因/基因表达的报告探针显像信号及信号的放大；分子特异性识别功能；体内分布和成像/治疗结果评价分子影像探针作用分子影像探针分类 PET： 18F、11C、124I、64Cu等标记小分子/多肽MRI：Gd-DTPA标记粒子，SPIO/USPIO光学: Cy5标记小分子/多肽超声：微泡和纳米微泡CT：碘标记粒子，碘油，低密度微泡PET-labeled Probes for Biological Imaginghemodynamic parameters (H215O, 15O-butanol, 11CO, 13NH3.)substrate meta

4、bolism(18F-FDG, 15O2, 11C-palmitic acid.)protein synthesis (11C-leucine, 11C-methionine, 11C-tyrosine)enzyme activity (11C-deprenyl, 18F-deoxyuracil.)drugs (11C-cocaine, 13N-cisplatin, 18F-fluorouracil.)receptor affinity (11C-raclopride, 11C-carfentanil, 11C-scopalamine)neurotransmitter biochemistry

5、 (18F-fluorodopa, 11C-ephedrine.)gene expression (18F-penciclovir, 18F-antisense oligonucleotides.).cyclotron11C, 13N, 15O, 18FPET can detect and image sub nanomolar levels of these tracers in vivo分子核医学（PET、SPECT、MicroPET、MicroSPECT 等）磁共振(MR)成像 Animal MR光学成像超声成像其他成像技术 三. 分子影像学研究方法分子核医学的主要研究内容代谢显像: 葡

6、萄糖，核苷酸，氨基酸，乏氧代谢受体显像基因显像: 酶，受体，转运体报告基因放射免疫显像凋亡显像 + -180o511 kev511 kev18FDG放射性示踪剂PET 扫描仪PET 影像UCLAOvarian Cancerlung metastases正电子发射断层扫描: PET PET 成像原理 PET成像原理PET/CT与回旋加速器要充分发挥PET/CT的作用 还需要装备回旋加速器有了回旋加速器可以生产除18F外，其他正电子核素如11C、15O、13N、64Cu 、124I 、86Y等。PET/CT 的临床应用和科学研究范围将进一步扩大。目前正在开发的正电子药物显像剂肿瘤受体显像剂： 18

7、F-FES 乳腺癌雌激素受体显像剂 18F-FCH 雄激素受体显像剂 11C-MTO 肾上腺皮质受体显像剂神经受体显像剂： 18F-DOPA 多巴胺递质 11C-Flumazenil 氨基丁酸受体 等血流灌注显像剂： 15O-H2O，82Rb 脏器组织的血流灌注 心脏受体显像剂： 11C-mHED 肾上腺素受体11C-Choline（-） 18F-FDG （+）随访证实为肺结核 PET示左下肺结节及纵隔淋巴结FDG高摄取。 18F-FDG PET 11C-Choline 左下肺结节胆碱高摄取手术病理：左下肺背段腺Ca，T2N2M011C-Choline前列腺癌Micro-PET概念：中文全称为

8、小动物正电子发射型断层显像仪由封闭多环型探测器、电子前端放大与符合系统、电子计算机系统以及探测台构成与临床PET比较，探测原理与临床PET相同，但探测的灵敏度和空间分辨率大大提高，最新Micro-PET空间分辨率可达1mmMicro-PET的优势与传统的体外检测技术相比无创、活体：Micro-PET可对同一只小动物进行无创反复实验，大大减少了实验动物的使用数量，缩短了实验周期，节省了实验费用实时、动态显像：对同一只动物在不同时间点进行研究，体现连续 的动态定量测定，消除 了小动物的个体或种属差异，在基础动物研究和临床应用之间架起了桥梁。Corresponding Study Paradigms

9、 in AnimalsMicroPET-基础研究与临床应用的桥梁随着基因组学的发展，小动物在现代分子生物学实验中日趋重要。临床型PET已用于动物和人体研究，但受其空间分辨率的限制，很难满足小动物PET显像的需要。高分辨率小动物PET出现，成为分子显像的重要工具。 18F-FDG Whole Body Rat StudyMicro-PET18F-FDG Rat Heart动物的99mTc-MDP三探头SPECT骨显像我国分子影像学研究尚处于起步阶段上海交通大学医学院Med-X中心分子影像的国内发展概况CyclotronMicro PET/CTGMP FacilitiesAnimal handli

10、ng LabScreening and preparation of molecular probes：Preparing and radionuclide labeling of rhk5Tumor imaging and therapy with radiolabeled rhk5Gene therapy and monitoring：Human NIS gene for tumor radionuclide therapy and report gene imagingHuman plasminogen kringle 5 gene for anti-angiogenesis therapy报告基因显像基因治疗和干细胞移植治疗将是治疗某些疾病具有发展前景的方法如何监测携带治疗基因的病毒是否成功到达靶器官并有效表达，是基因治疗的关键在重组治疗基因的病毒DNA上同时插入一段报告基因，治疗基因与报告基因共表达，只要在活体内探测到报告基因的出现，就能间接反映治疗基因的表达，就能够在活体内无创伤性检测治疗基因的成功表达，以及表达的部位、持续时间、表达的量等报告基因系