同位素医疗应用

3、放射性同位素在医学上的应用

疾病的研究和诊断

同位素标记和示踪技术在医学方面的应用，是目前从细胞水平进入到分子水平，对活体显示人体结构和病理变化的惟一方法。其研究领域已经深入到基因、核酸、蛋白质等，研究疾病发生、发展、转归与演变的过程，达到探索发病机制与正确诊断疾病的目的。

采用放射免疫分析方法，在体外对患者体液中生物活性物质进行微量分析，能够快速有效地进行疾病的体外诊断。

疾病的治疗

电离辐射具有杀灭癌细胞的能力。目前，放射治疗是癌症治疗三大有效手段之一，70%以上癌症患者都需要采用放射治疗。放射治疗可分为外部远距离照射、腔内后装近程照射、间质短程照射和内介入照射等。

体内放射性药物治疗是近来颇受医学界关注的临床手段。放射免疫的靶向治疗、受体介导的靶向治疗、放射性核素基因治疗以及放射性核素微粒肿瘤组织间定向植入治疗等，将会改变过去传统的治疗疾病的思维与规范，尤其是肿瘤疾病，核素治疗将成为化学治疗、手术治疗及放射治疗等综合治疗中的不可少的手段之一，在某些方面可代替外照射治疗或化疗。

放射免疫分析法

放射免疫分析法

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利用同位素标记的与未标记的抗原同抗体发生竞争性抑制反应的放射性同位素

体外微量分析方法。又称竞争性饱和分析法。1960年美国化学家R.S.耶洛和S.A.贝尔森提出此法，耶洛因此于1977年获得诺贝尔生理学或医学奖。

放射性标记抗原*Ag和未标记抗原（待测物）Ag与不足量的特异性抗体Ab竞争性结合，形成*Ag-Ab或Ag-Ab复合物。因为加入的*Ag和Ab的量是恒定的，当结合反应达到动态平衡后，若Ag量增多，生成的Ag-Ab量增多，*Ag-Ab生成量相对减少，游离的*Ag增多，即Ag与复合物的放射性成反比。反应达到平衡后，用有效的方法将*Ag-Ab和Ag-Ab复合物与游离的*Ag和Ag分离，测量其放射性，即可求得样品中抗原Ag的含量。

常用于标记抗原的放射性同位素有3H、125I、131I等。3H可以置换有机化合物中的氢，不影响原有化学性质，且半衰期长和能量低，便于防护。125I和131I原子的化学性质比较活泼，标记方法简便，多肽、蛋白质与小分子半抗原均可进行碘标记。一些不能直接用碘标记的半抗原，通过接上一个酪氨酸亦可用碘标记之。

放射免疫分析法是将检测放射性的高灵敏度与抗体抗原结合反应的惊人的特异

性结合在一起的微量分析法，优点是灵敏、特异、简便易行、用样量小，常可测至皮摩尔量。本法的缺点是有时会出现交叉反应、假阳性反应、组织样品处理不够迅速，不能灭活降解酶和盐，有时会影响结果等。

放射免疫分析法在内分泌学中用以测定胰岛素、生长激素、甲状旁腺激素、血管紧张素、催化素、黄体化激素、促卵泡成熟激素、前列腺素等，以鉴别、诊断、研究激素的生理和药理作用，以及研究激素和受体结合的机理。在传染病学方面广泛用于

乙型肝炎抗原的亚型分类测定。在临床免疫学上测定免疫球蛋白G、免疫球蛋白E及抗脱氧核糖核酸抗体、甲状腺球蛋白抗体、类风湿因子、补体及抗食物抗原抗体。在肿瘤学方面用于测定癌胚抗原、血纤维蛋白溶酶原、叶酸、维生素B12 以及血纤维蛋白原和血纤维蛋白降解产物。在药理学方面可以测定吗啡、氯丙嗪、苯妥英纳、庆大霉素、地高辛、茶碱等，是检测药物中毒和药物代谢的一个比较迅速和简便的方法。

为了克服使用放射性标记物所引起的问题，在放射性免疫分析法的基础上，又开发了一些其他非放射性标记的免疫分析方法，主要有酶免疫分析法、化学发光免疫分析法、生物发光免疫分析法和荧光免疫分析法。这些方法分别使用酶、化学发光组分、生物发光组分与荧光基团做免疫标记

目的：建立用双抗体放射免疫分析法测定重组人白细胞介素-2（IL-2）注射剂的含量。方法：以重组人IL-2为抗原与放射物标记的抗体结合，采用放射免疫分析仪测出抗原-抗体-第二抗体免疫复合物的放射强度计数cpm值。建立重组人IL-2药物浓度与复合物放射强度之间的关系曲线。根据此关系曲线得出重组人IL-2的含量。结果：重组人IL-2在0～150μg·L^-1浓度范围内标准曲线较好。注射用粉针剂重组人IL-2的含量以重量浓度单位表示为50mg·g^-1。质量控制符合要求。精密度RSD为4．34％，在误差许可范围内。结论：双抗体放射免疫分析法可用于制剂中重组人IL-2的定量分析，相关辅料对测定结果无影响。(共2页)

1960年美国化学家R.S.耶洛和S.A.贝尔森提出此法，耶洛因此于1977年获得诺贝尔生理学或医学奖。

常用于标记抗原的放射性同位素有 3H、125I、131I等。3H可以置换有机化合物中的氢，不影响原有化学性质，且半衰期长和能量低，便于防护。125I和131I 原子的化学性质比较活泼，标记方法简便，多肽、蛋白质与小分子半抗原均可进行碘标记。一些不能直接用碘标记的半抗原，通过接上一个酪氨酸亦可用碘标记之。

噬菌体侵染实验

DNA遗传物质

感染阶段) 噬菌体侵染寄主细胞的第一步是“吸附”,即噬菌体的尾部附着在细菌的细胞壁上,然后进行“侵入。先通过溶菌酶的作用在细菌的细胞壁上打开一个缺口,尾鞘像肌动蛋白和肌球蛋白的作用一样收缩,露出尾轴,伸入细胞壁内,如同注射器的注射动作,噬菌体只把头部的DNA注入细菌的细胞内,其蛋白质外壳留在壁外,不参与增殖过程。

(增殖阶段) 噬菌体DNA进入细菌细胞后,会引起一系列的变化：细菌的DNA合成停止,酶的合成也受到阻抑,噬菌体逐渐控制了细胞的代谢。噬菌体巧妙地利用寄主(细菌)细胞的“机器”,大量地复制子代噬菌体的DNA和蛋白质,并形成完整的噬菌体颗粒。噬菌体的形成是借

助于细菌细胞的代谢机构,由本身的核酸物质操纵的。据观察,当噬菌体侵入细菌细胞后,细菌的细胞质里很快便充满了DNA细丝,10 min左右开始出现完整的多角形头部结构。噬菌体成熟时,这些DNA高分子聚缩成多角体,头部蛋白质通过排列和结晶过程,把多角形DNA聚缩体包围,然后头部和尾部相互吻合,组装成一个完整的子代噬菌体。

(成熟阶段) 噬菌体成熟后,在潜伏后期,溶解寄主细胞壁的溶菌酶逐渐增加,促使细胞裂解,

从而释放出子代噬菌体。在光学显微镜下观察培养的感染细胞,可以直接看到细胞的裂解现象。T2噬菌体在37 ℃下大约只需40 min 就可以产生100～300个子代噬菌体。子代噬菌体释放出来后,又去侵染邻近的细菌细胞,产生子二代噬菌体。

怎样知道噬菌体注入细菌内部的物质只是DNA呢这主要是通过同位素的标记实验知道的。1952年赫尔希(A.D.Hershey,1908c)和蔡斯(M.Chase)把宿主细菌分别培养在含有35S(表

示同位素)和32P的培养基中,宿主细菌在生长过程中,就分别被35S和32P所标记。然后,赫尔希等人用T2噬菌体分别去侵染被35S和32P标记的细菌。噬菌体在细菌细胞内增殖,裂解后释放出很多子代噬菌体,在这些子代噬菌体中,前者被35S所标记,后者被32P所标记。

同位素标记实验的第二步,是用被35S和32P标记的噬菌体分别去侵染未标记的细菌,然后测定宿主细胞的同位素标记当用35S标记的噬菌体侵染细菌时,测定结果显示,宿主细胞内很少有同位素标记,而大多数35S标记的噬菌体蛋白质附着在宿主细胞的外面当用32P标记的噬菌体感染细菌时,测定结果显示宿主细胞的外面的噬菌体外壳中很少有放射性同位素32P,而大多数放射性同位素32P在宿主细胞内。以上实验表明,噬菌体在侵染细菌时,进入细菌内的主要是DNA,而大多数蛋白质在细菌的外面。可见,在噬菌体的生活史中,只有DNA是在亲代和子代之间具有连续性的物质。因此,DNA是遗传物质。

RIA法实验原理（沉淀技术）

∙第一步，患者血清与125I标记的抗原在聚乙烯管中温育，血清中的特异性

抗体与抗原结合。

∙第二步，用沉淀剂沉淀抗原抗体复合物。

∙用缓冲液洗涤沉淀。离心去上清，用γ计数仪测定沉淀的放射性。放射性强度与患者血清中特异性抗体的浓度成正比。

∙根据标准曲线对抗体浓度进行定量检测。