腫瘤基因顯像

腫瘤基因顯像第1頁(yè)/共34頁(yè)腫瘤基因顯像就是利用放射性核素標(biāo)記的探針，在DNA、mRNA或蛋白水平上，體內(nèi)無(wú)創(chuàng)傷的顯示基因及基因表達(dá)產(chǎn)物(受體、酶和功能性蛋白)的功能動(dòng)力學(xué)變化，進(jìn)行診斷或療效評(píng)價(jià)。

第2頁(yè)/共34頁(yè)一、腫瘤基因顯像原理和分類第3頁(yè)/共34頁(yè)

基因(gene)是染色體DNA序列，用于產(chǎn)生功能產(chǎn)物，比如多肽(酶、受體)或功能性RNA分子。基因具有一定的組織、細(xì)胞學(xué)的特異性。第4頁(yè)/共34頁(yè)基因表達(dá)(geneexpression)是指基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯以及它們的控制，基因表達(dá)水平的改變是細(xì)胞癌變的一個(gè)重要因素。并且基因的表達(dá)是動(dòng)態(tài)的，它隨著不同的生長(zhǎng)、發(fā)育階段、疾病、藥物、或環(huán)境的作用而在質(zhì)和量上開啟或關(guān)閉某些基因。第5頁(yè)/共34頁(yè)細(xì)胞中的癌基因(oncogene)過(guò)量表達(dá)和抑癌基因(tumorsuppressorgene，TSG))的突變失活是腫瘤發(fā)生的重要標(biāo)志。腫瘤的發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)多因素、多步驟和多基因參與的復(fù)雜過(guò)程。單個(gè)基因的突變不足形成癌癥，對(duì)于實(shí)質(zhì)性癌來(lái)講可能需要5—6個(gè)癌基因的突變。第6頁(yè)/共34頁(yè)原癌基因(prot-oncogene)激活后稱為癌基因。根據(jù)癌基因最終蛋白質(zhì)產(chǎn)物功能和生物化學(xué)性質(zhì)的不同將癌基因可以分成為：生長(zhǎng)因子、生長(zhǎng)因子受體、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子、轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞凋亡基因和細(xì)胞周期素類。第7頁(yè)/共34頁(yè)第8頁(yè)/共34頁(yè)腫瘤抑制基因也被稱為抑癌基因。抑癌基因的表達(dá)也即反義策略。常見(jiàn)的抑癌基因有P53、RB、P16等。第9頁(yè)/共34頁(yè)P(yáng)53在正常細(xì)胞中一種是控制細(xì)胞生長(zhǎng)周期抑制細(xì)胞分裂，讓細(xì)胞停止在細(xì)胞周期的G1期，尤其在細(xì)胞因外界因素受到損傷時(shí)；另一種是誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡(apoptosis)。P53是臨床發(fā)現(xiàn)與腫瘤發(fā)生相關(guān)率最高的抑癌基因。第10頁(yè)/共34頁(yè)基因顯像和分子影像中其它顯像的機(jī)理和方法有著明顯的不同，目前將按照基因顯像分成三種：采用反義技術(shù)DNA或RNA對(duì)靶基因的直接顯像，基因誘導(dǎo)受體、酶顯像和轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表達(dá)顯像。第11頁(yè)/共34頁(yè)反義技術(shù)(antisensetechnology)是一類能與特異性mRNA、DNA互補(bǔ)的小分子量的、可擴(kuò)散的DNA轉(zhuǎn)錄物，它能夠在翻譯水平、轉(zhuǎn)錄水平和核酸復(fù)制水平上高度特異地抑制靶基因表達(dá)。第12頁(yè)/共34頁(yè)反義技術(shù)顯像是用放射性核素標(biāo)記反義寡核苷酸(radiolabelledantisenseoligonucleotides，RASON)，經(jīng)體內(nèi)核酸雜交，顯示基因異常表達(dá)的組織。第13頁(yè)/共34頁(yè)反義技術(shù)機(jī)理主要分為兩部分，一是在轉(zhuǎn)錄水平與DNA結(jié)合，阻斷基因的轉(zhuǎn)錄；二是在翻譯水平與mRNA結(jié)合，阻斷翻譯。第14頁(yè)/共34頁(yè)采用18F及68Ga標(biāo)記ras、myc、Neu、EGFR和bcl-2反義的寡核苷酸已經(jīng)被用于腫瘤的反義技術(shù)顯像，而且取得了滿意的效果。反義技術(shù)顯像具有簡(jiǎn)單、直接進(jìn)行顯像的優(yōu)點(diǎn)。但是由于每一個(gè)細(xì)胞靶mRNA和DNA分子數(shù)是有限的，而且進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)標(biāo)記的寡核苷酸探針更是有限，高的本底活性因而仍然需要進(jìn)行更多的前期研究以提高圖象質(zhì)量。第15頁(yè)/共34頁(yè)報(bào)道基因表達(dá)顯像是指報(bào)道基因表達(dá)的蛋白質(zhì)與放射性核素標(biāo)記的報(bào)道探針發(fā)生反應(yīng)或特異性結(jié)合，形成放射性濃聚，通過(guò)顯像的方法對(duì)報(bào)道基因的表達(dá)進(jìn)行定量的檢測(cè)。第16頁(yè)/共34頁(yè)報(bào)道基因顯像按照基因來(lái)源分成外源基因表達(dá)和內(nèi)原基因表達(dá)顯像方式兩種。目前常用的外原基因表達(dá)顯像方法有：(1)酶／底物方法：報(bào)道基因表達(dá)的蛋白是一種酶，放射性探針是這種酶的底物，酶與底物作用的代謝產(chǎn)物在報(bào)道基因表達(dá)的細(xì)胞內(nèi)濃聚。第17頁(yè)/共34頁(yè)第18頁(yè)/共34頁(yè)(2)受體／配體：報(bào)道基因表達(dá)蛋白是一種受體，放射性探針是這種受體的配體，受體和配體的特異性結(jié)合和內(nèi)化作用形成報(bào)道基因表達(dá)細(xì)胞的放射性濃聚。第19頁(yè)/共34頁(yè)對(duì)于外源基因表達(dá)顯像來(lái)講最主要的挑戰(zhàn)是如何提高在腫瘤細(xì)胞內(nèi)腫瘤基因轉(zhuǎn)染率，只有高轉(zhuǎn)染率才能獲得滿意的臨床圖像及治療效果。目前臨床最常用的有單純皰疹病毒1胸苷激酶(HSVl—TK)報(bào)道基因及18F—FHBG作為底物基因顯像。第20頁(yè)/共34頁(yè)和外源基因表達(dá)方式顯像相比之下，內(nèi)源性基因表達(dá)顯像開展相對(duì)較少，這主要是內(nèi)源性基因的表達(dá)較弱，只有依賴高靈敏度的PET或PET-CT才能檢測(cè)到。在細(xì)胞內(nèi)一些增強(qiáng)子與特異性的內(nèi)源性基因有關(guān)。如果通過(guò)啟動(dòng)特異性的增強(qiáng)子來(lái)啟動(dòng)基因表達(dá)，然后就可以在體外檢測(cè)特異性基因表達(dá)。第21頁(yè)/共34頁(yè)基因誘導(dǎo)受體、酶顯像：采用基因工程的方法人工誘導(dǎo)產(chǎn)生新受體、酶進(jìn)行受體顯像。第22頁(yè)/共34頁(yè)二、腫瘤基因顯像常用探針和對(duì)于設(shè)備要求第23頁(yè)/共34頁(yè)目前用于PET和PET-CT基因顯像的探針有多種。用于標(biāo)記的正電子放射性核素有[124I]、[11C]和[18F]，[11C]由于半衰期太短，用于基因工程顯像標(biāo)記探針的較少，目前主要使用正電子放射性核素有[124I]和[18F]，而[124I]由于含有單光子射線，所以在采集時(shí)需要采用2D采集模式。第24頁(yè)/共34頁(yè)1.尿嘧啶核苷衍生物類[124I]FIAU圖象明顯優(yōu)于[18F]FHBG類顯像劑，但是[124I]的獲得較為困難，標(biāo)記過(guò)程和[18F]FHBG相比目前還沒(méi)有達(dá)到全自動(dòng)化的程度，因而[124I]FIAU的使用相對(duì)較少。第25頁(yè)/共34頁(yè)2.無(wú)環(huán)鳥苷衍生物類(ACV)目前在臨床前期和臨床試驗(yàn)中主要采用[18F]FHBG進(jìn)行顯像。盡管在有些報(bào)道中，HSVI—tk基因表達(dá)的PET顯像時(shí)，F(xiàn)IAU可能是一種比FHBG更有效的探針，但124I不易獲得，成為FIAU臨床應(yīng)用的最大障礙。第26頁(yè)/共34頁(yè)三、腫瘤基因存在問(wèn)題第27頁(yè)/共34頁(yè)腫瘤基因顯像最主要的問(wèn)題是提高標(biāo)記的探針在腫瘤組織具有高的靶組織和周圍本底組織的比值（T/NT）。第28頁(yè)/共34頁(yè)1.篩選具有高特異性和高親合力的探針；2.使用合適的正電子放射性核素標(biāo)記的探針；3.PET-CT或PET圖像分辨率和靈敏度；4.對(duì)于基因誘導(dǎo)受體顯像和轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表達(dá)顯像安全問(wèn)題仍然是臨床應(yīng)用中的重要問(wèn)題。第29頁(yè)/共34頁(yè)四、腫瘤基因顯像展望第30頁(yè)/共34頁(yè)基因顯像在臨床應(yīng)用仍然處于初期階段，還需要大量的基礎(chǔ)和臨床前期研究。但是基因顯像和傳統(tǒng)的代謝顯像相比具有高度的特異性，而且從疾病發(fā)生的根源為臨床信息。基因顯像也將成為在活體動(dòng)物研究蛋白之間相互關(guān)系的重要工具。第31頁(yè)/共34頁(yè)基因