腫瘤基因顯像專家講座

腫瘤基因顯像第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科腫瘤基因顯像第1頁(yè)解剖顯像P.Brueghel功效成像腫瘤基因顯像第2頁(yè)腫瘤基因顯像就是利用放射性核素標(biāo)識(shí)探針，在DNA、mRNA或蛋白水平上，體內(nèi)無創(chuàng)傷顯示基因及基因表示產(chǎn)物(受體、酶和功效性蛋白)功效動(dòng)力學(xué)改變，進(jìn)行診療或療效評(píng)價(jià)。

腫瘤基因顯像第3頁(yè)一、腫瘤基因顯像原理和分類腫瘤基因顯像第4頁(yè)

基因(gene)是染色體DNA序列，用于產(chǎn)生功效產(chǎn)物，比如多肽(酶、受體)或功效性RNA分子?；蚝幸欢ńM織、細(xì)胞學(xué)特異性。腫瘤基因顯像第5頁(yè)基因表示(geneexpression)是指基因轉(zhuǎn)錄與翻譯以及它們控制，基因表示水平改變是細(xì)胞癌變一個(gè)主要原因。而且基因表示是動(dòng)態(tài)，它伴隨不一樣生長(zhǎng)、發(fā)育階段、疾病、藥品、或環(huán)境作用而在質(zhì)和量上開啟或關(guān)閉一些基因。腫瘤基因顯像第6頁(yè)細(xì)胞中癌基因(oncogene)過量表示和抑癌基因(tumorsuppressorgene，TSG))突變失活是腫瘤發(fā)生主要標(biāo)志。腫瘤發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)多原因、多步驟和多基因參加復(fù)雜過程。單個(gè)基因突變不足形成癌癥，對(duì)于實(shí)質(zhì)性癌來講可能需要5—6個(gè)癌基因突變。腫瘤基因顯像第7頁(yè)原癌基因(prot-oncogene)激活后稱為癌基因。依據(jù)癌基因最終蛋白質(zhì)產(chǎn)物功效和生物化學(xué)性質(zhì)不一樣將癌基因能夠分成為：生長(zhǎng)因子、生長(zhǎng)因子受體、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子、轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞凋亡基因和細(xì)胞周期素類。腫瘤基因顯像第8頁(yè)腫瘤基因顯像第9頁(yè)腫瘤抑制基因也被稱為抑癌基因。抑癌基因表示也即反義策略。常見抑癌基因有P53、RB、P16等。腫瘤基因顯像第10頁(yè)P(yáng)53在正常細(xì)胞中一個(gè)是控制細(xì)胞生長(zhǎng)周期抑制細(xì)胞分裂，讓細(xì)胞停頓在細(xì)胞周期G1期，尤其在細(xì)胞因外界原因受到損傷時(shí)；另一個(gè)是誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡(apoptosis)。P53是臨床發(fā)覺與腫瘤發(fā)生相關(guān)率最高抑癌基因。腫瘤基因顯像第11頁(yè)基因顯像和分子影像中其它顯像機(jī)理和方法有著顯著不一樣，當(dāng)前將按照基因顯像分成三種：采取反義技術(shù)DNA或RNA對(duì)靶基因直接顯像，基因誘導(dǎo)受體、酶顯像和轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表示顯像。腫瘤基因顯像第12頁(yè)反義技術(shù)(antisensetechnology)是一類能與特異性mRNA、DNA互補(bǔ)小分子量、可擴(kuò)散DNA轉(zhuǎn)錄物，它能夠在翻譯水平、轉(zhuǎn)錄水平和核酸復(fù)制水平上高度特異地抑制靶基因表示。腫瘤基因顯像第13頁(yè)反義技術(shù)顯像是用放射性核素標(biāo)識(shí)反義寡核苷酸(radiolabelledantisenseoligonucleotides，RASON)，經(jīng)體內(nèi)核酸雜交，顯示基因異常表示組織。腫瘤基因顯像第14頁(yè)反義技術(shù)機(jī)理主要分為兩部分，一是在轉(zhuǎn)錄水平與DNA結(jié)合，阻斷基因轉(zhuǎn)錄；二是在翻譯水平與mRNA結(jié)合，阻斷翻譯。腫瘤基因顯像第15頁(yè)采取18F及68Ga標(biāo)識(shí)ras、myc、Neu、EGFR和bcl-2反義寡核苷酸已經(jīng)被用于腫瘤反義技術(shù)顯像，而且取得了滿意效果。反義技術(shù)顯像含有簡(jiǎn)單、直接進(jìn)行顯像優(yōu)點(diǎn)。不過因?yàn)槊恳粋€(gè)細(xì)胞靶mRNA和DNA分子數(shù)是有限，而且進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)標(biāo)識(shí)寡核苷酸探針更是有限，高本底活性因而依然需要進(jìn)行更多前期研究以提升圖象質(zhì)量。腫瘤基因顯像第16頁(yè)報(bào)道基因表示顯像是指報(bào)道基因表示蛋白質(zhì)與放射性核素標(biāo)識(shí)報(bào)道探針發(fā)生反應(yīng)或特異性結(jié)合，形成放射性濃聚，經(jīng)過顯像方法對(duì)報(bào)道基因表示進(jìn)行定量檢測(cè)。腫瘤基因顯像第17頁(yè)報(bào)道基因顯像按照基因起源分成外源基因表示和內(nèi)原基因表示顯像方式兩種。當(dāng)前慣用外原基因表示顯像方法有：(1)酶／底物方法：報(bào)道基因表示蛋白是一個(gè)酶，放射性探針是這種酶底物，酶與底物作用代謝產(chǎn)物在報(bào)道基因表示細(xì)胞內(nèi)濃聚。腫瘤基因顯像第18頁(yè)腫瘤基因顯像第19頁(yè)(2)受體／配體：報(bào)道基因表示蛋白是一個(gè)受體，放射性探針是這種受體配體，受體和配體特異性結(jié)合和內(nèi)化作用形成報(bào)道基因表示細(xì)胞放射性濃聚。腫瘤基因顯像第20頁(yè)對(duì)于外源基因表示顯像來講最主要挑戰(zhàn)是怎樣提升在腫瘤細(xì)胞內(nèi)腫瘤基因轉(zhuǎn)染率，只有高轉(zhuǎn)染率才能取得滿意臨床圖像及治療效果。當(dāng)前臨床最慣用有單純皰疹病毒1胸苷激酶(HSVl—TK)報(bào)道基因及18F—FHBG作為底物基因顯像。腫瘤基因顯像第21頁(yè)和外源基因表示方式顯像相比之下，內(nèi)源性基因表示顯像開展相對(duì)較少，這主要是內(nèi)源性基因表示較弱，只有依賴高靈敏度PET或PET-CT才能檢測(cè)到。在細(xì)胞內(nèi)一些增強(qiáng)子與特異性內(nèi)源性基因相關(guān)。假如經(jīng)過開啟特異性增強(qiáng)子來開啟基因表示，然后就能夠在體外檢測(cè)特異性基因表示。腫瘤基因顯像第22頁(yè)基因誘導(dǎo)受體、酶顯像：采取基因工程方法人工誘導(dǎo)產(chǎn)生新受體、酶進(jìn)行受體顯像。腫瘤基因顯像第23頁(yè)二、腫瘤基因顯像慣用探針和對(duì)于設(shè)備要求腫瘤基因顯像第24頁(yè)當(dāng)前用于PET和PET-CT基因顯像探針有各種。用于標(biāo)識(shí)正電子放射性核素有[124I]、[11C]和[18F]，[11C]因?yàn)榘胨テ谔?，用于基因工程顯像標(biāo)識(shí)探針較少，當(dāng)前主要使用正電子放射性核素有[124I]和[18F]，而[124I]因?yàn)楹袉喂庾由渚€，所以在采集時(shí)需要采取2D采集模式。腫瘤基因顯像第25頁(yè)1.尿嘧啶核苷衍生物類[124I]FIAU圖象顯著優(yōu)于[18F]FHBG類顯像劑，不過[124I]取得較為困難，標(biāo)識(shí)過程和[18F]FHBG相比當(dāng)前還沒有到達(dá)全自動(dòng)化程度，因而[124I]FIAU使用相對(duì)較少。腫瘤基因顯像第26頁(yè)2.無環(huán)鳥苷衍生物類(ACV)當(dāng)前在臨床前期和臨床試驗(yàn)中主要采取[18F]FHBG進(jìn)行顯像。盡管在有些報(bào)道中，HSVI—tk基因表示PET顯像時(shí)，F(xiàn)IAU可能是一個(gè)比FHBG更有效探針，但124I不易取得，成為FIAU臨床應(yīng)用最大障礙。腫瘤基因顯像第27頁(yè)三、腫瘤基因存在問題腫瘤基因顯像第28頁(yè)腫瘤基因顯像最主要問題是提升標(biāo)識(shí)探針在腫瘤組織含有高靶組織和周圍本底組織比值（T/NT）。腫瘤基因顯像第29頁(yè)1.篩選含有高特異性和高親協(xié)力探針；2.使用適當(dāng)正電子放射性核素標(biāo)識(shí)探針；3.PET-CT或PET圖像分辨率和靈敏度；4.對(duì)于基因誘導(dǎo)受體顯像和轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表示顯像安全問題依然是臨床應(yīng)用中主要問題。腫瘤基因顯像第30頁(yè)四、腫瘤基因顯像展望腫瘤基因顯像第31頁(yè)基因顯像在臨床應(yīng)用依然處于早期階段，還需要大量基礎(chǔ)和臨床前期研究。不過基因顯像和傳統(tǒng)代謝顯像相比含有高度特異性，而且從疾病發(fā)生根源為臨床信息?；蝻@像也將成為在活體動(dòng)物研究蛋白之間相互關(guān)