分子成像探針課件

分子成像探針

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、常見的分子成像探針（一）探針分子生物學(xué)中，指用于檢測互補(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（二）常見類型按照探針與靶點(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、超聲分子成像探針常見類型根據(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)來源不同，分為內(nèi)源性探針、外源性探針（三）一般設(shè)計(jì)要求對(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)該存在傾向性差異在到達(dá)靶生物分子前沒有明顯地受到血管通透性、組織靜態(tài)壓力等影響（五）分子探針穿透生物屏障的常見機(jī)制通過細(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、常見的分子成像探針分子探針與成像靶點(diǎn)結(jié)合的基礎(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)別探針具備以下特征探針對(duì)靶點(diǎn)必須具備高精度的親和力非特異性結(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的半衰期供檢查探測，同時(shí)要求排出體內(nèi)的速度要相對(duì)快，以便能重復(fù)檢查探針無藥理學(xué)作用無毒副作用一、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、常見的分子成像探針常見的分子成像探針(一)放射性核素分子成像探針(二)光學(xué)分子成像探針(三)磁共振分子成像探針

待測物質(zhì)濃度與檢測手段

臨床化學(xué)分析10-1210-910-610-310-0pg/mLng/mLmg/mLmg/mLg/L免疫分析TherapeuticDrugsThyroidHormoneFertilityHormoneAllergyCancerMarkersInfectiousDiseaseVitaminsSerumProteins常量微量超微量(一)放射性核素分子成像探針1、代謝成像探針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1、代謝成像探針糖代謝成像氨基酸代謝成像膽堿代謝成像脂肪酸和醋酸代謝基因水平變化蛋白質(zhì)改變代謝變化細(xì)胞水平變化淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移腫塊形成酶受體抗體糖代謝氨基酸磷脂細(xì)胞形態(tài)基因表達(dá)DNA序列腫塊結(jié)構(gòu)

PET18F-FES11C-PD153035

PET18F-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OHCH2OHOHOH18FO2-18F-2-脫氧-D-葡萄糖

葡萄糖CH2OHOHOHOOHOH18F-FDG&

葡萄糖

GlucosetransporterproteinK3K4HexokinaseCellGlucose-6-phosphatase18F-FDG-1-PGlycogen18F-fru-6-PGlycolysis18F-FDG-6-phospho-glucono-lactoneHMPshunt18F-FDGVesselK1K218F-FDG18F-FDG-6P18F-FDG代謝示意圖Positron

18F-FDG-6-pincancercellPositron18F-FDG-6-pincancercelle-PET/CT圖像的研讀18F-FDG類似天然葡萄糖的能量底物，可進(jìn)入人體各種正常細(xì)胞。根據(jù)臟器能量需要和消耗的程度，各處18F-FDG的沉積量不同。喉部攝取（說話所致）頸部棕色脂肪的攝取

雙側(cè)鎖骨上脂肪組織顯影通常肌肉攝取很低，但運(yùn)動(dòng)或緊張致肌肉生理性攝取乳腺生理性攝?。▽?duì)稱性）絕經(jīng)期婦女服用雌激素者、哺乳期婦女多見子宮和卵巢的生理性攝取卵巢的攝取提高圖像質(zhì)量和診斷效能的常用方法一、延遲掃描二、薄層掃描

Case1男性，40歲。體檢CT發(fā)現(xiàn)右肺結(jié)節(jié),毛刺伴胸膜凹陷征，F(xiàn)DG低攝取（SUV1.4),隨訪3年余,CT結(jié)節(jié)消退。Case1男性，既往乙肝病史，CT肝右后葉占位1周（6cm大?。珹FP正常。三、增強(qiáng)CT掃描肝臟CT多期增強(qiáng)掃描術(shù)后病理結(jié)果：高分化肝細(xì)胞肝Ca動(dòng)脈期門脈期延遲期對(duì)比劑的應(yīng)用盆部利尿劑的應(yīng)用利尿劑的應(yīng)用：膀胱癌（移行細(xì)胞癌）術(shù)后一年，一周前CT示膀胱左側(cè)壁占位服用利尿劑后1小時(shí)顯像case1女59歲。右上臂疼痛2月余，X線及MRI提示惡性占位，不除外轉(zhuǎn)移。申請(qǐng)PET/CT定性及尋找原發(fā)灶?1、尋找原發(fā)灶診斷：腎癌骨轉(zhuǎn)移男68歲發(fā)現(xiàn)右下肺占位1年2、良惡性鑒別PET/CT：右下肺錯(cuò)構(gòu)瘤李xx男76歲直腸癌根治術(shù)后5年，間斷性胸前區(qū)憋悶不適3年余。腸鏡：直腸癌近段復(fù)發(fā)MRI：雙腎多發(fā)占位，轉(zhuǎn)移？CT：右上肺前段結(jié)節(jié)，惡性？3、病情評(píng)價(jià)或腫瘤分期PET/CT：直腸中下段直腸癌術(shù)后復(fù)發(fā)PET/CT：右肺上葉前段高攝取結(jié)節(jié)原發(fā)性肺癌SUVmax：早期=4.56延遲=6.31PET/CT同時(shí)發(fā)現(xiàn)：雙腎囊腫四、療效判定Case1男，52歲，小細(xì)胞肺癌（活檢），行放療后2月和化療后3月—療效評(píng)價(jià)肺部腫瘤合并肺不張（放療中的應(yīng)用）五、在放療中的應(yīng)用較好地顯示腫瘤邊界

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)6、在健康體檢中的應(yīng)用糖代謝成像PET/CT臨床應(yīng)用尋找原發(fā)灶良惡性鑒別病情評(píng)價(jià)或腫瘤分期療效判定在放療中的應(yīng)用在健康體檢中的應(yīng)用1、代謝成像探針糖代謝成像氨基酸代謝成像膽堿代謝成像脂肪酸和醋酸代謝氨基酸代謝成像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)純度高無須復(fù)雜的純化步驟11C-蛋氨酸（11C-

MET）通過內(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氨基酸代謝成像與18F-FDGPET成像相比氨基酸代謝成像的優(yōu)勢在于受炎癥干擾較少但腫瘤特異性較差1、代謝成像探針糖代謝成像氨基酸代謝成像膽堿代謝成像脂肪酸和醋酸代謝膽堿代謝成像膽堿在體內(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酰化反應(yīng)：膽堿被乙?；癁橐阴Ｄ憠A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(一)放射性核素分子成像探針1、代謝成像探針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2、血管生成成像探針由于腫瘤血管生成過程中某些特征性物質(zhì)水平上調(diào)，將影像學(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2、血管生成成像探針整合素在血管生成過程中起關(guān)鍵作用αvβ3

整合素是腫瘤新生血管特征性標(biāo)志物在人體內(nèi)αvβ3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)由于αvβ3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，因此被放射性或順磁性物質(zhì)標(biāo)記的RGD肽鏈可作為特異性分子探針這種探針安全應(yīng)用人體常見的分子成像探針(一)放射性核素分子成像探針(二)光學(xué)分子成像探針(三)磁共振分子成像探針二、光學(xué)分子成像探針

(一)熒光染料標(biāo)記的探針

(二)量子點(diǎn)標(biāo)記的探針

(三)拉曼探針

(四)光聲成像探針(五)可激活探針(一)熒光染料標(biāo)記的探針

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)用人體二、光學(xué)分子成像探針

(一)熒光染料標(biāo)記的探針

(二)量子點(diǎn)標(biāo)記的探針

(三)拉曼探針

(四)光聲成像探針(五)可激活探針量子點(diǎn)標(biāo)記的探針半導(dǎo)體量子點(diǎn)又稱量子點(diǎn)，直接2~8nm，能夠接受激光激發(fā)產(chǎn)生熒光半導(dǎo)體納米顆粒有機(jī)染料的熒光信號(hào)隨照射時(shí)間延長而很快暗下來（光漂白），而量子點(diǎn)則可持續(xù)很長時(shí)間而不褪色，熒光壽命是有機(jī)染料分子的100倍以上，耐光漂白的穩(wěn)定性也是后者的1000倍研究活細(xì)胞生物分子間長期的相互作用非常重要二、光學(xué)分子成像探針

(一)熒光染料標(biāo)記的探針

(二)量子點(diǎn)標(biāo)記的探針

(三)拉曼探針

(四)光聲成像探針(五)可激活探針拉曼探針拉曼光譜是一種散射光譜。光照射到物質(zhì)上發(fā)生彈性散射和非彈性散射。彈性散射的散射光是激發(fā)光波長相同的成分，非彈性散射的散射光有比激發(fā)光波長更長的和短的成分，統(tǒng)稱為拉曼效應(yīng)拉曼光譜是物質(zhì)內(nèi)部拉曼散射信號(hào)建立的分析方法，可提供分子結(jié)構(gòu)信息和表面信息，可探測納米粒子表面及界面的有力工具(四)拉曼探針二、光學(xué)分子成像探針

(一)熒光染料標(biāo)記的探針

(二)量子點(diǎn)標(biāo)記的探針

(三)拉曼探針

(四)光聲成像探針(五)可激活探針光聲成像探針光聲成像技術(shù)結(jié)合了組織純光學(xué)成像和組織純聲學(xué)成像的優(yōu)點(diǎn)，可得到高對(duì)比度或高分辨率的重建圖像，為生物組織的無損檢測技術(shù)提供了一種重要檢測手段用時(shí)變的光束照射吸收