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分子核心脏学应用及进展
分子影像学(molecular imaging,MI)以形态学为基础,与脏器功能、代谢、受体、基因显像相结合,从分子生物学与活体化学水平揭示疾病发生、发展的规律[1].近年来,心血管系统的分子核医学,即分子核心脏病学(molecular nuclear cardiology)也取得了很大进展,尤其是分子探针的研发与应用及其先进显像设备的问世等所取得成就令人瞩目.就近年来分子核心脏病领域主要研究应用与进展介绍如下.
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HSV1-tk基因在肿瘤报告基因显像与治疗中的研究进展
自杀基因疗法是一种有潜在临床应用价值的肿瘤治疗策略.HSV1-tk基因兼具治疗基因和报告基因的功能,可用于基因显像、基因治疗及其疗效监测.近年来,无创伤性的肿瘤HSV1-tk基因显像发展很快,核素标记的显像底物有FIAU、FMAU、FHBG和FHPG等,使用的显像设备有PET、SPECT或γ-照相机等,这些显像方法具有不同的敏感性和特异性,但均能监测动物体内表达HSV1-tk肿瘤部位的增殖情况和治疗效果,更复杂的HSV1-tk报告基因显像方案正在探索中.HSV1-tk基因治疗联合靶向治疗、放射治疗、药物治疗、免疫生物治疗、热疗及其他基因治疗具有疗效相加或协同效应,增强了对肿瘤的杀伤作用.
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三模态报告基因的构建、体外标记和骨髓间充质干细胞显像的可行性
目的 探讨三模态报告基因的构建、体外标记和人骨髓间充质干细胞(hMSC)显像的可行性.方法 通过gateway技术构建同时含有增强型绿色荧光蛋白(EGFP)、荧光素酶(luciferase2)和储铁蛋白(ferritin)为报告基因的慢病毒载体pLenti7.3-ferritin-IRES-luciferase2-SV40-EGFP.基因测序检测基因序列的正确性、慢病毒包装、感染hMSC,建立稳定的hMSC转染细胞系.以未转染hMSC为未转染组,转染hMSC为转染组.2组细胞分别应用荧光显微镜检测细胞中EGFP表达,光学成像系统计数细胞中加入催化底物D-luciferin后Is内发光光子数,普鲁士蓝染色检测铁染色率,利用MR的T2-mapping序列检测细胞的T2值.采用Pearson法分析转染组细胞个数与1s内发光光子数的相关性;采用t检验比较转染组和未转染组之间细胞的铁染色率、MR T2-mapping序列T2值,及转染加铁组与未转染加铁组之间T2值的差异.结果 基因测序显示pLenti7.3-ferritin-IRES-luciferase2-SV40-EGFP基因序列正确.慢病毒成功制备并转染hMSC,建立EGFP+-hMSC稳定细胞系.荧光显微镜可检测到单个转染组细胞EGFP表达,未转染组细胞中未检测到EGFP的表达.1ml不同浓度2.00×106、1.00× 106、5.00× 105、2.50× 105、1.25×105、6.25×104个/ml转染组细胞悬液产生的光子数分别为7.972× 107、3.061×1 07、1.547×107、7.805×106、4.256× 106、1.411×106,二者浓度呈正相关(r=0.993,P＜0.01).未转染组细胞中未检测到光学信号.普鲁士蓝染色可见转染组和未转染组中hMSC的铁染色率分别(81.6±5.1)％和(21.6±3.8)％,差异有统计学意义(t=20.97,P＜0.01).标记细胞MR成像,转染组细胞T2值为(628.0±23.1)ms,未转染组T2值为(646.5±17.2)ms,差异无统计学意义(t=1.286,P=0.246).转染加铁组T2值为(488.3±10.7) ms,明显低于未转染加铁组T2值[(520.8±21.0) ms],差异有统计学意义(t=2.76,P=0.033).结论 构建同时含有EGFP、luciferase2和ferritin基因的三模态基因显像方法可行,并可成功导入hMSC基因组中,在子代hMSC中共同高效表达.
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核医学显像在心血管疾病和肿瘤诊断中的应用
核医学显像的基本原理是功能成像.它将能参与某种生理或生化过程、标记上放射性核素的示踪剂引入人体,在体外以γ射线探头探查就能形成反映示踪剂在体内分布情况的图像,该图像显示了机体内某种功能、生理、生化过程在体内的状况.在当今医学影像学快速发展、设备分辨率已有极大提高、对病变部位解剖结构的显示空前清晰的时代,功能成像已经成为医学影像学发展的重要方向之一.和其他影像学成像方式相比,核医学显像由于采用的是示踪技术,能探查到体内微量水平物质的变化,所以,在功能成像上有其得天独厚的条件.目前已经应用于临床的有功能显像、放射免疫显像、神经受体显像、代谢显像、灌注显像等,基因显像也在研究中.
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基因转移技术与基因靶向性核素治疗
随着在细胞分子水平上对疾病发病机制认识的深入,基因治疗已成为目前医学分子生物学重要的研究领域之一.基因治疗过程中基因转移技术起着关键作用,携带目的基因的载体有待进一步开发和改进.在基因治疗过程中,需要进行基因监测,基因显像是其有效的方法.将基因治疗与靶向核素治疗相结合,即"基因靶向核素治疗"为肿瘤基因治疗开辟了一条崭新的途径.
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报告基因显像监测基因治疗研究进展
为评价基因治疗,需要随时对治疗基因的定位和表达进行监测.放射性核素报告基因技术是检测基因表达的好方法.用基因融合、双顺反子、双启动子及双向转录等重组技术,构建表达报告基因的腺病毒载体,导入靶细胞或组织内,然后注射与报告基因偶合的核素标记的探针,进行PET、SPECT或γ-照相,可无创伤地、重复地定量显示报告基因表达.目前,用于基因治疗的报告基因和报告探针系统有:HSV1-tk(单纯疱疹病毒胸腺嘧啶核苷激酶基因)和碘、氟同位素标记的尿嘧啶、鸟嘌呤的衍生物;突变的多巴胺D2R(多巴胺2型受体)基因和18F-FESP(18F-氟乙基螺环哌丁苯);SSTr2(生长抑素2型受体基因)和生长抑素类似物等.其中,部分已用于临床试验治疗.
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现代生物技术和分子影像探针的设计与研发
分子影像学在无创伤性研究受体、抗原、酶和基因表达方面将发挥重要作用.近年来,生物技术已经加速了包括分子影像学在内的许多学科的发展.近发展起来的报告基因显像就是生物技术在分子影像学中应用的一个典范.因此,生物技术的新进展对分子影像学的发展必将产生深刻的影响.
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心血管核医学若干临床应用进展
21世纪影像学是将传统影像学与现代影像学结合,以形态学为基础,发展与脏器功能、代谢、受体、基因显像相结合的分子影像学.其主要从分子生物学与活体化学水平展示疾病发生发展的规律,内容有神经受体显像,基因显像,放射免疫显像(RII),以及活体分子生化、代谢显像等,从而对疾病的诊断与认识更加全面,更加深入.探测仪器方面,显著的一个特点是将形态学影像与脏器的功能、灌注、代谢显像相融合(fusion),实现综合优化诊断.
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99mTc标记的寡核苷酸在人卵巢癌细胞中的摄取及其对目的基因表达的影响
目的研究针对增殖细胞核抗原(PCNA)mRNA的反义寡核苷酸的标记方法,标记后探针在卵巢癌细胞株HO8910中的摄取情况及其对细胞增殖和目的基因表达的影响.方法人工合成一段针对PCNA mRNA的反义寡核苷酸(ASON),以放射性核素 99mTc进行标记,研究标记物的标记率,放射化学纯度,与互补正义链寡核苷酸(SON)的结合能力,不同温度条件下在卵巢癌细胞中的摄取情况, 以及反义探针对细胞增殖和细胞PCNA mRNA表达的影响.结果在双功能螯和剂NHS-MAG3的作用下,ASON的标记率为(60.12±3.01)%(n=5),经纯化后放射化学纯度可达95%以上;标记物在体外能稳定存在,且仍保持与互补链的结合能力;37 ℃和22 ℃条件下,细胞对ASON的摄取率高于对SON,对ASON的清除速度缓于对SON,而37 ℃时,细胞对ASON的摄取明显高于22 ℃时,清除速度则明显快于22 ℃.标记的ASON与细胞孵育48 h后, HO8910细胞中PCNA mRNA的表达显著减少.结论在双功能螯和剂的作用下,寡核苷酸能成功地得到标记,与SON相比,反义探针能被代谢旺盛的HO8910细胞特异性摄取并抑制目的基因的表达.
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PET技术在基因显像研究中的应用
随着基因研究的发展,PET技术在基因显像中发挥着越来越重要的作用.本文对近年来报告基因显像和直接基因显像的现状和进展进行了论述,着重介绍了以酶、受体和转运体为基础的报告基因显像以及采用反义技术DNA或RNA直接PET显像,并指出了其存在问题及发展前景.
