核医学课件：分子核医学的主要研究内容

1、分子核医学的主要研究分子核医学的主要研究内内容容 代谢显像代谢显像: 葡萄糖，核苷酸，氨基酸，乏氧代谢葡萄糖，核苷酸，氨基酸，乏氧代谢 受体显像受体显像 基因显像基因显像: 酶，受体，转运体报告基因酶，受体，转运体报告基因 放射免疫显像放射免疫显像 凋亡显像凋亡显像 报告报告基因显像基因显像 基因治疗和干细胞移植治疗将是治疗某些疾病具基因治疗和干细胞移植治疗将是治疗某些疾病具 有发展前景的方法有发展前景的方法 如何监测携带治疗基因的病毒是否成功到达靶器如何监测携带治疗基因的病毒是否成功到达靶器 官并有效表达，是基因治疗的关键官并有效表达，是基因治疗的关键 在重组治疗基因的病毒在重组治疗基因的病

2、毒DNA上同时插入一段报告上同时插入一段报告 基因，治疗基因与报告基因共表达，只要在活体基因，治疗基因与报告基因共表达，只要在活体 内探测到报告基因的出现，就能间接反映治疗基内探测到报告基因的出现，就能间接反映治疗基 因的表达，就能够在活体内无创伤性检测治疗基因的表达，就能够在活体内无创伤性检测治疗基 因的成功表达，以及表达的部位、持续时间、表因的成功表达，以及表达的部位、持续时间、表 达的量等达的量等 报告报告基因系统基因系统 酶酶/底物报告基因系统：报告基因表达产物为一种具底物报告基因系统：报告基因表达产物为一种具 有生物活性的酶，酶与相应底物作用生成的代谢产有生物活性的酶，酶与相应底物作

3、用生成的代谢产 物在报告基因表达的细胞内浓聚，借助底物上携带物在报告基因表达的细胞内浓聚，借助底物上携带 的放射性核素进行成像，如的放射性核素进行成像，如HSV-tk等等 受体受体/配体报告基因系统：报告基因表达的蛋白质是配体报告基因系统：报告基因表达的蛋白质是 一种细胞表面受体，与核素标记的特异性配体结合一种细胞表面受体，与核素标记的特异性配体结合 ，显像，显像 转运蛋白转运蛋白/底物报告系统：钠底物报告系统：钠/碘转运体碘转运体NIS，去甲肾，去甲肾 上腺素转运蛋白上腺素转运蛋白 NIS是一种膜蛋白，含是一种膜蛋白，含13个跨膜的结构域，一个细胞外氨基末端和一个细个跨膜的结构域，一个细胞外

4、氨基末端和一个细 胞内羧基末端；胞内羧基末端；NIS蛋白有蛋白有3个可能的个可能的N-糖基化位点；糖基化位点；1个位于细胞外第个位于细胞外第 四环，四环，2个位于细胞外最后一环个位于细胞外最后一环 NIS钠钠/碘碘转运转运体体 碘碘的主动转运是通过甲状腺细胞膜上的钠碘同向转运体的主动转运是通过甲状腺细胞膜上的钠碘同向转运体(NIS)介导的介导的 ，协同转运，协同转运2个个Na+和和1个个I ，其能量由跨膜的 ，其能量由跨膜的Na+ 梯度提供。梯度提供。I 通过 通过 顶膜的离子通道进入滤泡腔内，在此经过甲状腺过氧化物酶顶膜的离子通道进入滤泡腔内，在此经过甲状腺过氧化物酶(TPO)的的 氧化催化

5、，进行甲状腺激素氧化催化，进行甲状腺激素合成合成 分子显像无创监测分子显像无创监测MLC-2v为启动子的双基因重组腺病毒靶为启动子的双基因重组腺病毒靶 向治疗心肌缺血的实验研究向治疗心肌缺血的实验研究 国家自然科学基金 NSFC(30900375) Human NIS gene for tumor radionuclide therapy and report gene imaging Retinoic acid and tributyrin restore hNIS gene expression and radioiodine uptake in a poorly differentiat

6、ed follicular thyroid carcinoma. Baculovirus-mediated transfer of hNIS gene into tumor cell for radionuclide therapy and imaging. A novel positive feedback effect of 131I-promoted Bac-Egr1-hNIS expression in malignant glioma via baculovirus. Baculovirus-mediated transfer of hNIS gene as an ideal rad

7、ionuclide reporter gene imaging for monitoring the fate of human stem cells. 0246810121416 0 300 600 900 1200 1500 Tumor volum (mm 3) Time (Days) Bac-CMV-hNIS+ 131I Bac-CMV-hNIS 131I PBS Bac-hNIS infected tumor cells were selectively killed by exposure to 131I and accumulated more 131I than that of

8、the control monitored. Human plasminogen kringle 5 for anti-angiogenesis therapy Preparing and radionuclide labelled recombinant human plasminogen kringle5 (rhk5) Baculovirus Mediated Experimental Research on Targeted Egr1- Kringle 5 Gene Radiotherapy in Lung Adenocarcinoma Baculovirus Vector-Mediat

9、ed Transfer of Sodium Iodide Symporter and Plasminogen Kringle 5 Genes for Tumor Radioiodide Therapy an internal proteolytic fragment of plasminogen, is an inhibitor of angiogenesis. low molecular weight, low immunogenicity, high affinity and biological activity. rhk5 protein was expressed and purif

10、ied. The purified protein has biological activity. 磁共振分子成像方法磁共振分子成像方法 波谱分析及成像波谱分析及成像(MRS, MR spectrum) 脑功能成像脑功能成像(BOLD-fMRI, blood oxygen level depended) 弥散加权成像弥散加权成像（DWI, diffusion weighted imaging) 灌注成像灌注成像（PWI, perfusion weighted imaging) 基因治疗与显像：基因治疗与显像：氧化铁纳米颗粒，转铁蛋白受体氧化铁纳米颗粒，转铁蛋白受体 细胞调亡显像：细胞调亡显像

11、：金属造影剂标记金属造影剂标记 annexin-V 正常颅脑波谱正常颅脑波谱 Cho 在在3.2ppm3.2ppm胆碱峰胆碱峰Cho lip 恶性肿瘤恶性肿瘤MRS 波谱成像波谱成像 Cho 乳腺浸润性导管癌乳腺浸润性导管癌 肿瘤内磷酸胆碱和甘油磷酸胆碱可在肿瘤内磷酸胆碱和甘油磷酸胆碱可在1H MRS中检测到中检测到 手手 指指 运动区运动区 脑功能成像脑功能成像(BOLD-fMRI) DWI早期诊断急性脑梗塞早期诊断急性脑梗塞 陈旧区陈旧区 细胞毒性细胞毒性 水肿区水肿区 灌注成像（灌注成像（PWI） 病变明显强化，灌注曲线为平台型 光学成像光学成像 (荧光荧光) 的原理的原理 (Choy

12、et al., Mol Imaging 2003; 2:303) 小鼠胶质母细胞瘤模型的小鼠胶质母细胞瘤模型的MRI与光学成像（与光学成像（BLI） MRI 光学光学 显像显像 (courtesy: Brian Ross, U Michigan) 将转染将转染 Gli-trireporter (B)的的U87细胞注入裸鼠的左、右肩细胞注入裸鼠的左、右肩. 生成的肿瘤用生成的肿瘤用 Xenogen IVIS 200 光学影像系统观察光学影像系统观察. 左侧裸鼠注入的是纯左侧裸鼠注入的是纯 U87细胞，右细胞，右 裸鼠注入的是裸鼠注入的是U87-Gli-tri 细胞细胞. 实验性脑肿瘤实验性脑肿瘤

13、 hedgehog 信号途径的信号途径的 生物光学成像（生物光学成像（bli） Kpn I Not I Nhe I Kpn I A (Zhang et al., Soc. Mol. Im. 2004) bIi fluor nuclear 荧光图像荧光图像 上面观上面观 下面观下面观 36,000 ADUs/sec/pix 4,900 ADUs/sec/pix (courtesy: Mark Williams, UVA) 漫射光学断层扫描漫射光学断层扫描 Lewis 肺癌中组织蛋白酶激活的肺癌中组织蛋白酶激活的Cy5.5 dye 活体图像活体图像 (Klose et al., Mol Imaging 2004; 3:230) 抗血管生成治疗的超声影像抗血管生成治疗的超声影像 (courtesy: Amy Sadlowski, UC Davis) depth (mm) 0 34 2610 14 2 6 10 14 width (mm) width (mm) 0 510 15 2 6 10 14 18 depth (mm) 34 Treated: pre - treatmentTreated: 15