光学分子影像技术在药物疗效评估和乳腺癌外科手术导航中的应用进展

近几十年来光学分子影像特别是近红外荧光分子影像技术发展迅速,能在活体上可视化肿瘤的生物学行为并进行定性和定量研究,具有高灵敏度、高时空分辨率和实时成像的特性,因此已成为科研人员和外科医生的重要工具,用于肿瘤检测和外科手术导航.该综述主要总结以下3个方面的研究进展:1)光学分子影像技术的概述与优势;2)借助可视化细胞周期和细胞凋亡的光学分子影像平台评估药物疗效;3)有临床转化潜力的光学分子影像系统在乳腺癌外科手术导航中的应用.     

分子成像技术及应用

分子成像是近年来出现的一个将分子生物学与在体成像相结合的新领域.它可以使细胞功能可视化,并且能在生物活体内部无创地跟踪分子过程.该领域的技术还可以用于许多疾病诸如癌症、神经和心血管疾病的早期诊断.同时,这项技术还可以通过优化新药物的临床前和临床测试来改进临床治疗,这将会由于其早期和准确的诊断而带来很大的经济影响.可以预见分子成像技术的迅速发展可能导致临床医疗的重大变革.该文就分子成像技术及其应用作一综述.     

肝癌临床标本原位移植模型的建立及其影像学评估

目的 建立基于临床肝癌手术标本的原位移植(patient-derived orthotopic xenograft PDOX)模型,研究近红外荧光(Near-infrared fluorescence,NIRF)活体成像和PET/CT在模型评估中的应用。方法 将临床新鲜肝癌手术标本接种于重度免疫缺陷NPG小鼠皮下建立肝癌PDX模型,通过组织形态观察、STR分型检测和免疫组化分析对PDX模型进行评估。进一步将PDX模型肿瘤组织进行裸鼠肝原位移植建立PDOX模型,注射近红外荧光染料IR-783,通过小动物活体成像检测肿瘤的发生;尾静脉注射18F-FDG,通过小动物PET/CT观察确认肝原位肿瘤的生长。结果 STR分型结果表明PDX肿瘤的人源性特征,组织形态观察和免疫组化检测表明PDX肿瘤保持了原发肿瘤病理学特征;近红外荧光活体成像检测到肝脏肿瘤的发生;PET/CT可清晰观察到小鼠肝脏部位18F-FDG分子探针富集。结论 成功建立了肝癌PDOX模型,通过小动物活体成像和PET/CT影像技术可对该模型进行评估,为肝癌的治疗和发病机制研究提供了良好的动物模型。     

COX-2靶向的近红外分子影像探针用于炎症和肿瘤的监测

环氧化酶-2（Cyclooxygenase-2,COX-2）是一种在炎症和肿瘤部位高表达的蛋白酶,因此能够用作分子影像学炎症和肿瘤监测的靶标.本文基于COX-2的小分子抑制剂（塞来昔布,Celecoxib）和水溶性近红外染料染料（ICG-Der-02,MPA）的COX-2靶向近红外探针（CMP）,通过分子对接、动力学模拟和蛋白抑制实验验证了其对COX-2蛋白的结合能力.在细胞水平,CMP选择性积累在COX-2阳性细胞的细胞质中.动物炎症和肿瘤模型的荧光成像证实,CMP可以结合局部内源性COX-2并且表现出强烈的荧光.在此基础上,通过用塞来昔布预注射阻断COX-2活性位点可显着降低荧光,进一步证明了CMP的靶向特异性.因此,探针CMP具备优异的近红外光学成像能力和深层组织穿透,能够特异性地靶向COX-2高表达的炎症和肝癌移植瘤部位,具备炎症与肿瘤活体监测的应用前景.     

双酶修饰制备纳米抗体靶向成像蛋白簇

通过分选酶和谷氨酰胺转氨酶催化反应制备了一种由纳米抗体和绿色荧光蛋白sfGFP组成的靶向成像探针.通过设计一类具有两种酶识别结构的树枝状聚氨基酸底物来制备偶联了纳米抗体和sfGFP的蛋白簇.该靶向蛋白簇能够特异性结合靶细胞并呈现绿色荧光信号.在肿瘤异种移植的小鼠模型中,该靶向蛋白簇能够快速富集到肿瘤部位,并在9 h内逐渐被代谢排出.     

荧光成像在活体蛋白质研究中的应用

蛋白质的动态特性对蛋白质在细胞内的功能有重要作用.荧光标记、活体内荧光成像技术及显微镜系统的共同进展为人们提供了活细胞内研究蛋白质动态变化及其相互作用的手段.综述了荧光成像技术的进展及其活体内研究蛋白质动态特性中的应用.     

上皮组织的深度分辨非线性光谱成像技术

基于多光子激发自体荧光和谐波信号的非线性光谱分辨成像技术，将多光子显微镜和光谱测量技术的优点集于一身，它可以同时获得组织内在成分的微结构和光谱特性．利用LSM510META激光扫描显微镜系统和深度分辨非线性光谱成像技术，对活体小鼠皮肤的微结构和光谱特性进行了研究．实验结果表明，深度非线性光谱分辨成像技术能够识别活体小鼠上皮组织的细胞层和基质层结构，能够监测上皮细胞的NADH、细胞内间质黄素蛋白、基质层的胶原蛋白、毛干中的角蛋白和黑色素等不同组织成分的发射光谱．实验观察部位的小鼠皮肤的HE染色、胶原纤维和弹力纤维特殊染色的结果也证明了利用深度分辨非线性光谱成像技术获得结果的准确性．随着微型、便捷的多光子显微镜系统的出现，深度分辨非线性光谱成像技术能够对上皮肿瘤组织的早期直接、实时、客观、无损地探测、诊断和监测提供可能，将在临床医学应用中具有重大意义和实用价值．     

浅谈分子影像学技术

分子影像学是用影像技术记录及测量在活体内进行细胞和分子水平的生物过程。与经典影像诊断学不同,分子影像学是一个正在发展中的研究领域,远未达到成熟,现阶段主要研究内容是发展和测试新的工具、试剂在活体中进行分子成像。本文主要综述了分子影像学成像技术及其几个影像学技术分支和其意义应用等方面,最后对国内分子影像学的研究做出了总结和展望。     

有机小分子荧光探针的设计及其在酶类肿瘤标志物检测中的研究进展

高时空分辨率和高灵敏度的荧光成像技术是一种新兴的活体可视化检测工具,广泛应用于分子生物学、细胞免疫学、微生物学以及肿瘤学等领域.由于有机荧光探针具有安全性高、生物相容性好、光学稳定性强等优点,目前已开发了一系列生物相容性好、具有易于修饰、调节光谱且易于被生物体代谢的有机小分子荧光探针,包括可见光区有机小分子染料以及近红外有机染料等.本文综述了近些年新型有机小分子荧光探针在2种肿瘤标志物检测中的研究进展.     

科学家开发出新型荧光标记工具

1962年科学家们首先在水母体内发现了绿色荧光蛋白（GFP）,从那以后,这种神奇的蛋白质成为生物学功能研究的重要工具之一。在绿色荧光蛋白的帮助下,研究人员不仅能够成像观测基因表达和蛋白质动态,还可以检测细胞内离子和小分子浓度、酶活性,标记细胞或分子亚群,实现复杂的动力学时空分析。