分子影像学与介入放射学

前言
1999年，第一届分子影像学专题会议在 美国召开。2002年8月，在Boston会议上成立 了分子影像学学会（Society of Molecular Imaging, SMI），并举行了第一次年会。同年 初，SMI的学会期刊《Molecular Imaging》在美
国创刊。 国内对分子影像学的发展也十分重视。 2002年10月在杭州，国家科技部在第194次例 会上召开了以“分子影像学”为题的香山会 议，这是国家探讨前沿科学的高峰会议。
概 念
概念
概 念
一、何谓分子影像学 二、分子影像学有几个特点 三、分子影像学的主要研究领域
概念
一、何谓分子影像学
Weissleder于1999年提出了分子影 像学的概念：活体状态下在细胞和分 子水平应用影像学对生物过程进行定 性和定量研究。它具有无创、实时、 活体、特异、精细显像（分子水平） 的特点。
概念
右侧合谷穴针刺后引起的平均信号升高区的fMRI
针刺镇痛的fMRI
概念
右侧合谷穴针刺后引起的平均信号降低区的fMRI
人脑对针刺与对指反映的实时fMRI
概念
1、右手对指运动 2、3、针刺右侧足三里和阳陵泉
4、5、6、同一例针刺右侧足三里和阳陵泉
视觉和听觉的记忆的fMRI
视觉记忆
概念
听觉记忆
概念
超急性脑梗死
概念
发病4h
图1、T2WI、 图2、FLAIR皆未见异常
图3、DWI左基底节稍高信号
图4、DWI信号明显增高 图5、ADC病灶呈低信号
图6、MRA左侧大脑中动脉梗塞
小鼠Lewis肺癌移植瘤模型活体分子成像
概念
图1、 Lewis肺癌细胞显示黄绿色荧光，表示基因有表达。 图2、48h后荧光细胞减少，亮度减弱 图3、14天后，光学活体成像见小鼠双侧腹股沟，见绿色荧光团块。 图4、21天后，绿色荧光团块更明显 图5、28天后，活体成像
图6、组织片中仍可见微弱荧光
内皮抑瘤素对小鼠Lewis肺癌移植瘤抑瘤作 用的分子成像
概念
图1、肿瘤成像 图2、静脉注射肿瘤成像 图3、局部注射肿瘤成像
图4、药物注射部位出现肿瘤萎缩液化坏死
分子水平放射学的介入研究
由于介入放射学已深入到分子生 物学的层面，而介入放射学仍为医学 影像学的重要组成部分，因此，分子 影像学也应包括分子水平的介入放射 学研究。
基因治疗
5、慢病毒载体系统（lentiviral vector, LV） 没有复制能力的缺陷型HIV能转染分 裂期和静止期细胞，转染率高，可携带至 少9kb的基因片段，没有免疫反应。
基因治疗
（四）介入基因治疗的应用
1、肿瘤细胞因子基因治疗 2、肿瘤的抑癌基因治疗 3、肿瘤的反义基因治疗 4、淋巴细胞协同刺激因子激活基因治疗 5、肿瘤的自杀基因治疗 6、目的基因局部治疗
基因治疗
（四）介入基因治疗的应用 1、肿瘤细胞因子基因治疗 通过导入相关的目的基因，增强免 疫细胞的免疫活性，或肿瘤细胞的免疫 原性，或增强细胞因子的表达强度，达 到杀灭肿瘤细胞的目的。
基因治疗
2、肿瘤的抑癌基因治疗 将抑癌基因（如RB基因、P53基因、 MTS基因、nm23基因等）导入肿瘤细胞 抑制肿瘤细胞的增殖，达到治疗目的。 目前存在抑癌基因转染效率低的问题，体 内研究不如体外研究。
基因治疗
3、肿瘤的反义基因治疗 利用反义基因在转录和翻译水平阻 断异常基因的表达，使肿瘤细胞进入正 常分化轨道或进入细胞凋亡程序。
基因治疗
4、淋巴细胞协同刺激因子激活基因治疗 多种肿瘤缺乏B7分子，使T淋巴细胞 激活的协同刺激通路阻断，T淋巴细胞的免 疫监视功能不能正常发挥，肿瘤细胞呈现 免疫逃逸的特点。通过基因治疗将B7分子 导入肿瘤细胞，制止肿瘤细胞的免疫逃逸 现象。
分子水平的介入治疗研究
一、基因治疗
二、细胞移植 三、介入活检与分子探针特点
一、基因治疗
（一）基因治疗 （二）基因治疗分类 （三）治疗基因转染方式
基因治疗
（四）介入基因治疗的应用
（五）基因治疗尚待解决的问题
基因治疗
（一）基因治疗 是指向靶细胞引入外源基因，以纠 正或补偿其基因缺陷，从而达到治疗的 目的。目的基因导入靶细胞后与宿主内 的基因发生整合，成为宿主遗传物质的 一部分，目的基因的表达产物对疾病起 到治疗作用。目的基因导入靶细胞内， 代替缺陷基因而发挥功能，并不除去病 变器官。
①基因载体引入靶器官的方式 如经颈动脉注入，每克脑组织内蓄积的病毒载体 量仅占注射量的（0.1±0.07）％，而非靶器官含量却 甚高，如肝为（27±2.9）％、肺脏为（2.1±0.7）%； 而将病毒载体直接注入脑内时，24小时后，脑内病 毒载体仍有71％，只有部分病毒载体分布到其他部位， 并且靶区域的浓度高于邻近区域，而邻近区域高于 非靶部位。 ②基因载体的选择 对非分裂期细胞最好使用AAV载体，对神经组织 可使用HSV载体。
基因治疗
③ 对外来侵入病原基因组进行治疗， 主要指传染病病原体的基因治疗。
基因治疗
（三）治疗基因转染方式 要想使治疗基因整合到靶细胞的 基因组实现基因治疗的目的，首先要 使基因载体能够成功转染靶细胞。转 染是指靶细胞主动摄取或被动导入外 源性DNA片段而获得新表型的过程。
基因治疗
在体细胞基因治疗中，治疗 基因转染方式主要有三种 1、非病毒载体法（物理化学法） 2、病毒载体法 3、基因打靶技术
基因治疗
介入治疗中常用的病毒载体主要有以下几种 1、缺陷型逆转录病毒载体 2、腺病毒载体
3、腺相关病毒载体 4、单纯疱疹病毒载体
5、慢病毒载体系统
基因治疗
介入治疗中常用的病毒载体主要有以下几种 1、缺陷型逆转录病毒载体（retroviral vector, RV）转染率高，基因表达时间较长。但是， RV的治疗基因是随机导入，而非定位导入， 所以有可能引起原癌基因激活及抑癌基因灭活， 导致引发肿瘤。RV只能感染分裂期细胞。 2、腺病毒载体（adenoviral vector, AV） 转染率高，但是其高水平基因表达持续时 间相对较短，有野生型病毒生成及引起靶细胞 免疫反应的不足。
概念
分子影像学的主要研究领域
（1）发展和快速筛选有生物协同作用 的高亲和力配体； （2）改进对分子靶的传输并克服传输 障碍； （3）设计新的信号放大方式； （4）开发新成像和检测设备。
概念
分子影像学常用的技术方法 有成像技术和分子显像探针技术， 常用的成像技术有核医学、MRI 和光学成像技术。
PET/CT
分子影像学
在介入放射学中的展望
夏宝枢 李文华 张
强
青岛市海慈医学影像中心 潍坊市人民医院
前言 概念 分子影像学与介入治疗 展望
前 言
前言
医学基础研究方面的发展，和医学影 像设备探测能力的提高，影像学突破了原 来的框架，与分子生物学、分子病理学等 基础学科结合形成了一个新的边缘学科— 分子影像学(molecular imaging)。传统的影像 诊断显示的是一些分子改变的终效应，而 分子影像学则可探查某些疾病分子异常演 变过程。
体细胞基因治疗根据目的基因在靶 细胞中整合的方式又分为两种：其一是 定位导入，将目的基因定位导入靶细胞 的基因缺陷部位；其二是随机导入，将 正常基因和治疗基因导入靶细胞以替代 功能缺陷的异常基因，导入基因在靶细 胞的染色体基因组上随机整合。
基因治疗
② 生殖细胞基因治疗 针对发生基因突变的生殖细胞基因 组进行改造。此技术已用于兔、羊、猪 等动物品种的改良。但是，目前治疗基 因的导入只能随机组合，不能避免引起 插入突变引起新的基因缺陷。此技术尚 不能作为载体，先构建携 带治疗基因的重组病毒，再去转染细 胞。本法转染率和整合率高，宿主细 胞广泛，是目前基因治疗中主要的基 因转染方法。
基因治疗
3、 基因打靶技术 先设计与疾病基因有同源序列的打 靶载体，利用同源序列重组原理，把治 疗基因定点整合到突变位置上。此法优 点在于能原位修复，而且其基因表达受 到正常调控，缺点是整合效率低。
概念
PET/CT
概念
PET/CT
概念
超急性脑梗死
概念
1~5超急性脑梗死发病后3h 图1、为PDWI为阴性、 图2、T2 WI阴性， 图3、为DWI病灶显示多信号， 图4、ADC病灶显示低信号，
图5、三天后CT显示脑梗死，
超急性脑梗死
概念
发病5小时后
图6、T2WI右额顶轻微高信号
图7、DWI右额顶大片高信号 图8、ADC右额顶大片低信号
基因治疗
3、腺相关病毒载体（adenoassociated viral vector, AAV） 能够定位整合到靶细胞染色体的某些位点上，避 免在基因治疗中激活原癌基因或灭活抑癌基因，对靶 细胞没有免疫反应和致瘤作用。AAV能够感染分裂期 及静止细胞，转染范围广，转染率高。 4、单纯疱疹病毒载体（herpes simplex virus vector, HSV） 可感染分裂期和静止期的细胞，特别易感染神经 系统细胞，而且载体容量大，可携带大约30kb的治疗 基因。但其治疗基因不能整合到靶细胞的基因组中， 影响治疗基因的稳定表达，同时HSV能引起一定的宿 主细胞毒性反应及有野生型HSV生成的危险。
前言
分子影像学涉及到一些致病分 子的成像，涉及到疾病病理生理过 程分子的成像，涉及到细胞与系统 间的相互作用。分子影像不仅可以 提高临床诊治疾病的水平，更重要 的是有望在分子水平发现疾病的内 因，真正地达到早期诊断和解决根 本致病因素。
前言
分子影像学的巨大潜力和不断 发展将对现代和未来医学模式产生 革命性的影响，影像医学的发展将 从解剖学或病理学的影像时代，逐 步走向分子影像时期。Weisseleder 预期分子影像学将在5~15年间进入 大发展时期。
二、分子影像学有几个特点