分子成像探针(北方生科)

分子成像探针程艳

山西医科大学第一医院核医学科一、概述二、分子探针与成像靶点结合的基础三、亲和组件的高通量筛选四、常见的分子成像探针（一）探针分子生物学中，指用于检测互补核酸序列的标记DNA或RNA分子影像学中，指能够与某一特定生物分子（如蛋白质、DNA、RNA）或者细胞结构靶向特异性的结合，并可供体内或（和）体外影像学示踪化合物分子，这些标记化合物分子能够在活体或（和）离体反映其靶生物分子的量和（或）功能2个特征对于疾病密切相关的靶分子具有高度亲和力和靶向特异性可供影像学设备在活体内进行示踪（二）常见类型按照探针与靶点结合的原理，分为靶向性分子探针和非靶向性分子探针根据不同成像技术要求，分为光学分子探针、放射性核素分子成像探针、磁共振分子成像探针、超声分子成像探针常见类型根据探针亲和组建的成分或特征可分为受体靶向分子探针、抗体靶向分子探针抗体片段靶向探针、多肽靶向探针、反义寡核苷酸探针、可激活的分子探针根据探针的作用原理不同，分为“房室型”探针、靶向性探针、“智慧型”探针根据来源不同，分为内源性探针、外源性探针（三）一般设计要求对其靶生物分子具有高度特异性和亲和力，如能同时反映其靶生物分子的功能则更好在细胞内聚集的量与靶生物分子含量或表达量成比例，当细胞内不含有靶生物分子时，细胞内不应该残留分子成像探针对细胞表面和细胞内的相互的靶生物分子的结合不应该存在倾向性差异在到达靶生物分子前没有明显地受到血管通透性、组织静态压力等影响（四）一般设计要求机体不会对分子成像探针产生明显免疫反应或其他不良反应探针在体内相对稳定探针在血液中不会被血细胞非特异结合探针有良好的组织分布性排泄途径对结果分析不造成不利影响放射性分子成像探针可用多种放射性核素标记，适合SPECT和PET成像（五）分子探针穿透生物屏障的常见机制通过细胞的特异性功能(如配体的捕获)转运具有生物膜穿透性的分子探针用物理方法传递无生物膜穿透性的分子探针转染剂转运法肽类基膜置换物介导法一、概述二、分子探针与成像靶点结合的基础三、亲和组件的高通量筛选四、常见的分子成像探针分子探针与成像靶点结合的基础受体与配体的分子识别抗原—抗体特异性分子识别酶与底物的分子识别特异蛋白之间的分子识别核苷酸链之间的分子识别蛋自质与核酸分子的分子识别一、概述二、分子探针与成像靶点结合的基础三、亲和组件的高通量筛选四、常见的分子成像探针探针具备以下特征探针对靶点必须具备高精度的亲和力非特异性结合要尽可能低，这样就能够获得很低的背景噪声，提高信噪比有足够长的半衰期供检查探测，同时要求排出体内的速度要相对快，以便能重复检查探针无药理学作用无毒副作用一、概述二、分子探针与成像靶点结合的基础三、亲和组件的高通量筛选四、常见的分子成像探针常见的分子成像探针(一)放射性核素分子成像探针(二)光学分子成像探针(三)磁共振分子成像探针(一)放射性核素分子成像探针放射性核素灵敏度极高检测10-18~10-14g少于1000个分子的核酸含量

待测物质浓度与检测手段

临床化学分析10-1210-910-610-310-0pg/mLng/mLmg/mLmg/mLg/L免疫分析TherapeuticDrugsThyroidHormoneFertilityHormoneAllergyCancerMarkersInfectiousDiseaseVitaminsSerumProteins常量微量超微量(一)放射性核素分子成像探针1、代谢成像探针2、血管生成成像探针3、细胞凋亡成像探针4、细胞增殖成像的探针5、乏氧成像探针6、受体成像探针1、代谢成像探针糖代谢成像氨基酸代谢成像胆碱代谢成像脂肪酸和醋酸代谢PET/CT基因水平变化蛋白质改变代谢变化细胞水平变化淋巴结转移肿块形成酶受体抗体糖代谢氨基酸磷脂细胞形态基因表达DNA序列肿块结构

PET18F-FES11C-PD153035

PET18F-FDG11C-MET11C-胆碱18F-FMISOCT解剖结构血流灌注

PET18F-FHBG18F-OND18F-FLTPET-CT分子影像CT13NH3PET-CT在诊断治疗中应用OHCH2OHOHOH18FO2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖

葡萄糖CH2OHOHOHOOHOH18F-FDG&

葡萄糖

GlucosetransporterproteinK3K4HexokinaseCellGlucose-6-phosphatase18F-FDG-1-PGlycogen18F-fru-6-PGlycolysis18F-FDG-6-phospho-glucono-lactoneHMPshunt18F-FDGVesselK1K218F-FDG18F-FDG-6P18F-FDG代谢示意图

18F-FDG-6-pincancercellPositron

18F-FDG-6-pincancercellPositron18F-FDG-6-pincancercelle-e-Positronphotonphoton18FDG-6-pincancercellcrystalcrystalPET/CT肿瘤显像流程PET/CT图像的研读18F-FDG类似天然葡萄糖的能量底物，可进入人体各种正常细胞。根据脏器能量需要和消耗的程度，各处18F-FDG的沉积量不同。喉部摄取（说话所致）颈部棕色脂肪的摄取

双侧锁骨上脂肪组织显影通常肌肉摄取很低，但运动或紧张致肌肉生理性摄取乳腺生理性摄取（对称性）绝经期妇女服用雌激素者、哺乳期妇女多见子宫和卵巢的生理性摄取卵巢的摄取提高图像质量和诊断效能的常用方法一、延迟扫描二、薄层扫描

Case1男性，40岁。体检CT发现右肺结节,毛刺伴胸膜凹陷征，FDG低摄取（SUV1.4),随访3年余,CT结节消退。Case1男性，既往乙肝病史，CT肝右后叶占位1周（6cm大小），AFP正常。三、增强CT扫描肝脏CT多期增强扫描术后病理结果：高分化肝细胞肝Ca动脉期门脉期延迟期对比剂的应用盆部利尿剂的应用利尿剂的应用：膀胱癌（移行细胞癌）术后一年，一周前CT示膀胱左侧壁占位服用利尿剂后1小时显像case1女59岁。右上臂疼痛2月余，X线及MRI提示恶性占位，不除外转移。申请PET/CT定性及寻找原发灶?1、寻找原发灶诊断：肾癌骨转移男68岁发现右下肺占位1年2、良恶性鉴别PET/CT：右下肺错构瘤李xx男76岁直肠癌根治术后5年，间断性胸前区憋闷不适3年余。肠镜：直肠癌近段复发MRI：双肾多发占位，转移？CT：右上肺前段结节，恶性？3、病情评价或肿瘤分期PET/CT：直肠中下段直肠癌术后复发PET/CT：右肺上叶前段高摄取结节原发性肺癌SUVmax：早期=4.56延迟=6.31PET/CT同时发现：双肾囊肿四、疗效判定Case1男，52岁，小细胞肺癌（活检），行放疗后2月和化疗后3月—疗效评价肺部肿瘤合并肺不张（放疗中的应用）五、在放疗中的应用较好地显示肿瘤边界

有助于活检、手术和放疗解剖定位靶区TPS生物靶区生物活性靶区坏死区6、在健康体检中的应用糖代谢成像PET/CT临床应用寻找原发灶良恶性鉴别病情评价或肿瘤分期疗效判定在放疗中的应用在健康体检中的应用1、代谢成像探针糖代谢成像氨基酸代谢成像胆碱代谢成像脂肪酸和醋酸代谢氨基酸代谢成像11C-蛋氨酸（11C-

MET）最广泛的放射性标记氨基酸方便快捷放射性化学纯度高无须复杂的纯化步骤11C-蛋氨酸（11C-

MET）通过内皮膜上L-转运系统转运，参与蛋白质的合成转化为S-腺苷蛋氨酸而成为甲基供体氨基酸代谢成像与18F-FDGPET成像相比氨基酸代谢成像的优势在于受炎症干扰较少但肿瘤特异性较差1、代谢成像探针糖代谢成像氨基酸代谢成像胆碱代谢成像脂肪酸和醋酸代谢胆碱代谢成像胆碱在体内三种代谢途径氧化反应：在肝、肾转化为三甲铵乙内酯后重新释放入血乙酰化反应：胆碱被乙酰化为乙酰胆碱磷酸化反应：胆碱被磷酸化为磷脂酰胆碱（卵磷脂）的第一步磷脂酰胆碱是细胞膜上的一个重要的磷脂成分(一)放射性核素分子成像探针1、代谢成像探针2、血管生成成像探针3、细胞凋亡成像探针4、细胞增殖成像的探针5、乏氧成像探针6、受体成像探针2、血管生成成像探针由于肿瘤血管生成过程中某些特征性物质水平上调，将影像学造影剂与特征性物质的特异性配体连接后合成探针，可对肿瘤血管生成进行靶向研究2、血管生成成像探针整合素在血管生成过程中起关键作用αvβ3

整合素是肿瘤新生血管特征性标志物在人体内αvβ3整合素只分布在少部分正常组织内，在未增生的内皮细胞中无表达，而在肿瘤毛细血管增生活跃的内皮细胞及一部分肿瘤细胞中则可高水平表达由于αvβ3整合素可作为包含精氨酸—甘氨酸—天冬氨酸（RGD）氨基酸序