腫瘤基因顯像

腫瘤基因顯像第1頁/共34頁腫瘤基因顯像就是利用放射性核素標記的探針，在DNA、mRNA或蛋白水平上，體內(nèi)無創(chuàng)傷的顯示基因及基因表達產(chǎn)物(受體、酶和功能性蛋白)的功能動力學變化，進行診斷或療效評價。

第2頁/共34頁一、腫瘤基因顯像原理和分類第3頁/共34頁

基因(gene)是染色體DNA序列，用于產(chǎn)生功能產(chǎn)物，比如多肽(酶、受體)或功能性RNA分子?；蚓哂幸欢ǖ慕M織、細胞學的特異性。第4頁/共34頁基因表達(geneexpression)是指基因的轉錄與翻譯以及它們的控制，基因表達水平的改變是細胞癌變的一個重要因素。并且基因的表達是動態(tài)的，它隨著不同的生長、發(fā)育階段、疾病、藥物、或環(huán)境的作用而在質(zhì)和量上開啟或關閉某些基因。第5頁/共34頁細胞中的癌基因(oncogene)過量表達和抑癌基因(tumorsuppressorgene，TSG))的突變失活是腫瘤發(fā)生的重要標志。腫瘤的發(fā)生和發(fā)展是一個多因素、多步驟和多基因參與的復雜過程。單個基因的突變不足形成癌癥，對于實質(zhì)性癌來講可能需要5—6個癌基因的突變。第6頁/共34頁原癌基因(prot-oncogene)激活后稱為癌基因。根據(jù)癌基因最終蛋白質(zhì)產(chǎn)物功能和生物化學性質(zhì)的不同將癌基因可以分成為：生長因子、生長因子受體、信號轉導分子、轉錄因子、細胞凋亡基因和細胞周期素類。第7頁/共34頁第8頁/共34頁腫瘤抑制基因也被稱為抑癌基因。抑癌基因的表達也即反義策略。常見的抑癌基因有P53、RB、P16等。第9頁/共34頁P53在正常細胞中一種是控制細胞生長周期抑制細胞分裂，讓細胞停止在細胞周期的G1期，尤其在細胞因外界因素受到損傷時；另一種是誘導細胞調(diào)亡(apoptosis)。P53是臨床發(fā)現(xiàn)與腫瘤發(fā)生相關率最高的抑癌基因。第10頁/共34頁基因顯像和分子影像中其它顯像的機理和方法有著明顯的不同，目前將按照基因顯像分成三種：采用反義技術DNA或RNA對靶基因的直接顯像，基因誘導受體、酶顯像和轉導基因表達顯像。第11頁/共34頁反義技術(antisensetechnology)是一類能與特異性mRNA、DNA互補的小分子量的、可擴散的DNA轉錄物，它能夠在翻譯水平、轉錄水平和核酸復制水平上高度特異地抑制靶基因表達。第12頁/共34頁反義技術顯像是用放射性核素標記反義寡核苷酸(radiolabelledantisenseoligonucleotides，RASON)，經(jīng)體內(nèi)核酸雜交，顯示基因異常表達的組織。第13頁/共34頁反義技術機理主要分為兩部分，一是在轉錄水平與DNA結合，阻斷基因的轉錄；二是在翻譯水平與mRNA結合，阻斷翻譯。第14頁/共34頁采用18F及68Ga標記ras、myc、Neu、EGFR和bcl-2反義的寡核苷酸已經(jīng)被用于腫瘤的反義技術顯像，而且取得了滿意的效果。反義技術顯像具有簡單、直接進行顯像的優(yōu)點。但是由于每一個細胞靶mRNA和DNA分子數(shù)是有限的，而且進入細胞內(nèi)標記的寡核苷酸探針更是有限，高的本底活性因而仍然需要進行更多的前期研究以提高圖象質(zhì)量。第15頁/共34頁報道基因表達顯像是指報道基因表達的蛋白質(zhì)與放射性核素標記的報道探針發(fā)生反應或特異性結合，形成放射性濃聚，通過顯像的方法對報道基因的表達進行定量的檢測。第16頁/共34頁報道基因顯像按照基因來源分成外源基因表達和內(nèi)原基因表達顯像方式兩種。目前常用的外原基因表達顯像方法有：(1)酶／底物方法：報道基因表達的蛋白是一種酶，放射性探針是這種酶的底物，酶與底物作用的代謝產(chǎn)物在報道基因表達的細胞內(nèi)濃聚。第17頁/共34頁第18頁/共34頁(2)受體／配體：報道基因表達蛋白是一種受體，放射性探針是這種受體的配體，受體和配體的特異性結合和內(nèi)化作用形成報道基因表達細胞的放射性濃聚。第19頁/共34頁對于外源基因表達顯像來講最主要的挑戰(zhàn)是如何提高在腫瘤細胞內(nèi)腫瘤基因轉染率，只有高轉染率才能獲得滿意的臨床圖像及治療效果。目前臨床最常用的有單純皰疹病毒1胸苷激酶(HSVl—TK)報道基因及18F—FHBG作為底物基因顯像。第20頁/共34頁和外源基因表達方式顯像相比之下，內(nèi)源性基因表達顯像開展相對較少，這主要是內(nèi)源性基因的表達較弱，只有依賴高靈敏度的PET或PET-CT才能檢測到。在細胞內(nèi)一些增強子與特異性的內(nèi)源性基因有關。如果通過啟動特異性的增強子來啟動基因表達，然后就可以在體外檢測特異性基因表達。第21頁/共34頁基因誘導受體、酶顯像：采用基因工程的方法人工誘導產(chǎn)生新受體、酶進行受體顯像。第22頁/共34頁二、腫瘤基因顯像常用探針和對于設備要求第23頁/共34頁目前用于PET和PET-CT基因顯像的探針有多種。用于標記的正電子放射性核素有[124I]、[11C]和[18F]，[11C]由于半衰期太短，用于基因工程顯像標記探針的較少，目前主要使用正電子放射性核素有[124I]和[18F]，而[124I]由于含有單光子射線，所以在采集時需要采用2D采集模式。第24頁/共34頁1.尿嘧啶核苷衍生物類[124I]FIAU圖象明顯優(yōu)于[18F]FHBG類顯像劑，但是[124I]的獲得較為困難，標記過程和[18F]FHBG相比目前還沒有達到全自動化的程度，因而[124I]FIAU的使用相對較少。第25頁/共34頁2.無環(huán)鳥苷衍生物類(ACV)目前在臨床前期和臨床試驗中主要采用[18F]FHBG進行顯像。盡管在有些報道中，HSVI—tk基因表達的PET顯像時，F(xiàn)IAU可能是一種比FHBG更有效的探針，但124I不易獲得，成為FIAU臨床應用的最大障礙。第26頁/共34頁三、腫瘤基因存在問題第27頁/共34頁腫瘤基因顯像最主要的問題是提高標記的探針在腫瘤組織具有高的靶組織和周圍本底組織的比值（T/NT）。第28頁/共34頁1.篩選具有高特異性和高親合力的探針；2.使用合適的正電子放射性核素標記的探針；3.PET-CT或PET圖像分辨率和靈敏度；4.對于基因誘導受體顯像和轉導基因表達顯像安全問題仍然是臨床應用中的重要問題。第29頁/共34頁四、腫瘤基因顯像展望第30頁/共34頁基因顯像在臨床應用仍然處于初期階段，還需要大量的基礎和臨床前期研究。但是基因顯像和傳統(tǒng)的代謝顯像相比具有高度的特異性，而且從疾病發(fā)生的根源為臨床信息?；蝻@像也將成為在活體動物研究蛋白之間相互關系的重要工具。第31頁/共34頁基因