分子影像學與介入放射學

本文檔共79頁；當前第1頁；編輯于星期二\10點30分前言概念分子影像學與介入治療展望本文檔共79頁；當前第2頁；編輯于星期二\10點30分前言本文檔共79頁；當前第3頁；編輯于星期二\10點30分前言醫(yī)學基礎研究方面的發(fā)展，和醫(yī)學影像設備探測能力的提高，影像學突破了原來的框架，與分子生物學、分子病理學等基礎學科結合形成了一個新的邊緣學科—分子影像學(molecularimaging)。傳統(tǒng)的影像診斷顯示的是一些分子改變的終效應，而分子影像學則可探查某些疾病分子異常演變過程。本文檔共79頁；當前第4頁；編輯于星期二\10點30分前言分子影像學涉及到一些致病分子的成像，涉及到疾病病理生理過程分子的成像，涉及到細胞與系統(tǒng)間的相互作用。分子影像不僅可以提高臨床診治疾病的水平，更重要的是有望在分子水平發(fā)現(xiàn)疾病的內因，真正地達到早期診斷和解決根本致病因素。本文檔共79頁；當前第5頁；編輯于星期二\10點30分前言分子影像學的巨大潛力和不斷發(fā)展將對現(xiàn)代和未來醫(yī)學模式產生革命性的影響，影像醫(yī)學的發(fā)展將從解剖學或病理學的影像時代，逐步走向分子影像時期。Weisseleder預期分子影像學將在5~15年間進入大發(fā)展時期。本文檔共79頁；當前第6頁；編輯于星期二\10點30分前言1999年，第一屆分子影像學專題會議在美國召開。2002年8月，在Boston會議上成立了分子影像學學會（SocietyofMolecularImaging,SMI），并舉行了第一次年會。同年初，SMI的學會期刊《MolecularImaging》在美國創(chuàng)刊。

國內對分子影像學的發(fā)展也十分重視。2002年10月在杭州，國家科技部在第194次例會上召開了以“分子影像學”為題的香山會議，這是國家探討前沿科學的高峰會議。本文檔共79頁；當前第7頁；編輯于星期二\10點30分概念本文檔共79頁；當前第8頁；編輯于星期二\10點30分一、何謂分子影像學

二、分子影像學有幾個特點三、分子影像學的主要研究領域概念概念本文檔共79頁；當前第9頁；編輯于星期二\10點30分概念一、何謂分子影像學

Weissleder于1999年提出了分子影像學的概念：活體狀態(tài)下在細胞和分子水平應用影像學對生物過程進行定性和定量研究。它具有無創(chuàng)、實時、活體、特異、精細顯像（分子水平）的特點。本文檔共79頁；當前第10頁；編輯于星期二\10點30分概念對一些重要分子的成像，對疾病病理生理的分子生物學過程的成像，灌注成像等均屬于分子影像學的內容。廣義理解，任何能夠將分子醫(yī)學實踐與成像聯(lián)系起來的事物都應該納入分子影像學的范疇。本文檔共79頁；當前第11頁；編輯于星期二\10點30分漢字處理相關大腦皮層區(qū)的fMRI概念本文檔共79頁；當前第12頁；編輯于星期二\10點30分聾人與正常人枕葉視皮層對亮度敏感性的fMRI概念本文檔共79頁；當前第13頁；編輯于星期二\10點30分針刺鎮(zhèn)痛的fMRI右側合谷穴針刺后引起的平均信號升高區(qū)的fMRI概念本文檔共79頁；當前第14頁；編輯于星期二\10點30分針刺鎮(zhèn)痛的fMRI右側合谷穴針刺后引起的平均信號降低區(qū)的fMRI概念本文檔共79頁；當前第15頁；編輯于星期二\10點30分人腦對針刺與對指反映的實時fMRI1、右手對指運動2、3、針刺右側足三里和陽陵泉4、5、6、同一例針刺右側足三里和陽陵泉概念本文檔共79頁；當前第16頁；編輯于星期二\10點30分視覺和聽覺的記憶的fMRI視覺記憶聽覺記憶概念本文檔共79頁；當前第17頁；編輯于星期二\10點30分概念二、分子影像學有幾個特點

①分子影像學不同于傳統(tǒng)的影像學，其成像基礎或成像參數(shù)一定是某種或某類分子，稱分子探針。

②分子影像學研究的是臨床可視影像，而不是單個分子或細胞構成的分子譜或細胞圖。

③分子影像學觀察的成像對象仍然是物體，是病灶，不是單個分子，強調分子影像學的空間分辨率要達到分子水平是一種誤解，既不現(xiàn)實，也無意義。本文檔共79頁；當前第18頁；編輯于星期二\10點30分概念（1）發(fā)展和快速篩選有生物協(xié)同作用的高親和力配體；

（2）改進對分子靶的傳輸并克服傳輸障礙；（3）設計新的信號放大方式；

（4）開發(fā)新成像和檢測設備。分子影像學的主要研究領域本文檔共79頁；當前第19頁；編輯于星期二\10點30分

概念分子影像學常用的技術方法有成像技術和分子顯像探針技術，常用的成像技術有核醫(yī)學、MRI和光學成像技術。本文檔共79頁；當前第20頁；編輯于星期二\10點30分PET/CT概念本文檔共79頁；當前第21頁；編輯于星期二\10點30分PET/CT概念本文檔共79頁；當前第22頁；編輯于星期二\10點30分PET/CT概念本文檔共79頁；當前第23頁；編輯于星期二\10點30分超急性腦梗死1~5超急性腦梗死發(fā)病后3h圖1、為PDWI為陰性、圖2、T2WI陰性，圖3、為DWI病灶顯示多信號，圖4、ADC病灶顯示低信號，圖5、三天后CT顯示腦梗死，概念本文檔共79頁；當前第24頁；編輯于星期二\10點30分超急性腦梗死發(fā)病5小時后圖6、T2WI右額頂輕微高信號圖7、DWI右額頂大片高信號圖8、ADC右額頂大片低信號概念本文檔共79頁；當前第25頁；編輯于星期二\10點30分超急性腦梗死發(fā)病4h圖1、T2WI、圖2、FLAIR皆未見異常圖3、DWI左基底節(jié)稍高信號圖4、DWI信號明顯增高圖5、ADC病灶呈低信號圖6、MRA左側大腦中動脈梗塞概念本文檔共79頁；當前第26頁；編輯于星期二\10點30分小鼠Lewis肺癌移植瘤模型活體分子成像圖1、Lewis肺癌細胞顯示黃綠色熒光，表示基因有表達。圖2、48h后熒光細胞減少，亮度減弱圖3、14天后，光學活體成像見小鼠雙側腹股溝，見綠色熒光團塊。圖4、21天后，綠色熒光團塊更明顯圖5、28天后，活體成像圖6、組織片中仍可見微弱熒光概念本文檔共79頁；當前第27頁；編輯于星期二\10點30分內皮抑瘤素對小鼠Lewis肺癌移植瘤抑瘤作用的分子成像圖1、腫瘤成像圖2、靜脈注射腫瘤成像圖3、局部注射腫瘤成像圖4、藥物注射部位出現(xiàn)腫瘤萎縮液化壞死概念本文檔共79頁；當前第28頁；編輯于星期二\10點30分分子水平放射學的介入研究本文檔共79頁；當前第29頁；編輯于星期二\10點30分由于介入放射學已深入到分子生物學的層面，而介入放射學仍為醫(yī)學影像學的重要組成部分，因此，分子影像學也應包括分子水平的介入放射學研究。本文檔共79頁；當前第30頁；編輯于星期二\10點30分分子水平的介入治療研究一、基因治療二、細胞移植三、介入活檢與分子探針特點本文檔共79頁；當前第31頁；編輯于星期二\10點30分一、基因治療（一）基因治療（二）基因治療分類（三）治療基因轉染方式（四）介入基因治療的應用（五）基因治療尚待解決的問題基因治療本文檔共79頁；當前第32頁；編輯于星期二\10點30分基因治療（一）基因治療是指向靶細胞引入外源基因，以糾正或補償其基因缺陷，從而達到治療的目的。目的基因導入靶細胞后與宿主內的基因發(fā)生整合，成為宿主遺傳物質的一部分，目的基因的表達產物對疾病起到治療作用。目的基因導入靶細胞內，代替缺陷基因而發(fā)揮功能，并不除去病變器官。本文檔共79頁；當前第33頁；編輯于星期二\10點30分基因治療（二）基因治療分類

按治療對象不同可分為三類

①體細胞基因治療

②生殖細胞基因治療

③對外來侵入病原基因組進行治療本文檔共79頁；當前第34頁；編輯于星期二\10點30分基因治療①體細胞基因治療將正常基因導入基因缺陷患者特定組織細胞中，以糾正這一細胞的遺傳缺陷，達到治療目的。體細胞基因治療不影響后代，是我們研究的主要類型。本文檔共79頁；當前第35頁；編輯于星期二\10點30分基因治療體細胞基因治療根據(jù)目的基因在靶細胞中整合的方式又分為兩種：其一是定位導入，將目的基因定位導入靶細胞的基因缺陷部位；其二是隨機導入，將正?；蚝椭委熁驅氚屑毎蕴娲δ苋毕莸漠惓；?，導入基因在靶細胞的染色體基因組上隨機整合。本文檔共79頁；當前第36頁；編輯于星期二\10點30分基因治療②生殖細胞基因治療針對發(fā)生基因突變的生殖細胞基因組進行改造。此技術已用于兔、羊、豬等動物品種的改良。但是，目前治療基因的導入只能隨機組合，不能避免引起插入突變引起新的基因缺陷。此技術尚不能用于人類。本文檔共79頁；當前第37頁；編輯于星期二\10點30分基因治療③對外來侵入病原基因組進行治療，主要指傳染病病原體的基因治療。本文檔共79頁；當前第38頁；編輯于星期二\10點30分基因治療（三）治療基因轉染方式

要想使治療基因整合到靶細胞的基因組實現(xiàn)基因治療的目的，首先要使基因載體能夠成功轉染靶細胞。轉染是指靶細胞主動攝取或被動導入外源性DNA片段而獲得新表型的過程。本文檔共79頁；當前第39頁；編輯于星期二\10點30分基因治療在體細胞基因治療中，治療基因轉染方式主要有三種

1、非病毒載體法（物理化學法）

2、病毒載體法

3、基因打靶技術本文檔共79頁；當前第40頁；編輯于星期二\10點30分基因治療1、非病毒載體法（物理化學法）

包括DNA與磷酸鈣共沉淀，顯微注射、電穿孔、脂質體包埋和染色體介導微細胞融合等。該法簡單易行，但是轉染率和整合率低，有可能產生一個細胞多拷貝的現(xiàn)象。此法轉染率約為1％，最近的研究發(fā)現(xiàn)納米材料載體攜帶治療基因的能力和轉染效率均高于其他非病毒載體。本文檔共79頁；當前第41頁；編輯于星期二\10點30分基因治療2、病毒載體法用重組病毒作為載體，先構建攜帶治療基因的重組病毒，再去轉染細胞。本法轉染率和整合率高，宿主細胞廣泛，是目前基因治療中主要的基因轉染方法。本文檔共79頁；當前第42頁；編輯于星期二\10點30分基因治療3、基因打靶技術先設計與疾病基因有同源序列的打靶載體，利用同源序列重組原理，把治療基因定點整合到突變位置上。此法優(yōu)點在于能原位修復，而且其基因表達受到正常調控，缺點是整合效率低。本文檔共79頁；當前第43頁；編輯于星期二\10點30分介入治療中常用的病毒載體主要有以下幾種1、缺陷型逆轉錄病毒載體2、腺病毒載體3、腺相關病毒載體4、單純皰疹病毒載體5、慢病毒載體系統(tǒng)基因治療本文檔共79頁；當前第44頁；編輯于星期二\10點30分基因治療介入治療中常用的病毒載體主要有以下幾種

1、缺陷型逆轉錄病毒載體（retroviralvector,RV）轉染率高，基因表達時間較長。但是，RV的治療基因是隨機導入，而非定位導入，所以有可能引起原癌基因激活及抑癌基因滅活，導致引發(fā)腫瘤。RV只能感染分裂期細胞。

2、腺病毒載體（adenoviralvector,AV）轉染率高，但是其高水平基因表達持續(xù)時間相對較短，有野生型病毒生成及引起靶細胞免疫反應的不足。本文檔共79頁；當前第45頁；編輯于星期二\10點30分基因治療3、腺相關病毒載體（adenoassociatedviralvector,AAV）能夠定位整合到靶細胞染色體的某些位點上，避免在基因治療中激活原癌基因或滅活抑癌基因，對靶細胞沒有免疫反應和致瘤作用。AAV能夠感染分裂期及靜止細胞，轉染范圍廣，轉染率高。

4、單純皰疹病毒載體（herpessimplexvirusvector,HSV）可感染分裂期和靜止期的細胞，特別易感染神經(jīng)系統(tǒng)細胞，而且載體容量大，可攜帶大約30kb的治療基因。但其治療基因不能整合到靶細胞的基因組中，影響治療基因的穩(wěn)定表達，同時HSV能引起一定的宿主細胞毒性反應及有野生型HSV生成的危險。本文檔共79頁；當前第46頁；編輯于星期二\10點30分基因治療5、慢病毒載體系統(tǒng)（lentiviralvector,LV）沒有復制能力的缺陷型HIV能轉染分裂期和靜止期細胞，轉染率高，可攜帶至少9kb的基因片段，沒有免疫反應。本文檔共79頁；當前第47頁；編輯于星期二\10點30分（四）介入基因治療的應用1、腫瘤細胞因子基因治療2、腫瘤的抑癌基因治療3、腫瘤的反義基因治療4、淋巴細胞協(xié)同刺激因子激活基因治療5、腫瘤的自殺基因治療6、目的基因局部治療基因治療本文檔共79頁；當前第48頁；編輯于星期二\10點30分基因治療（四）介入基因治療的應用

1、腫瘤細胞因子基因治療通過導入相關的目的基因，增強免疫細胞的免疫活性，或腫瘤細胞的免疫原性，或增強細胞因子的表達強度，達到殺滅腫瘤細胞的目的。本文檔共79頁；當前第49頁；編輯于星期二\10點30分基因治療2、腫瘤的抑癌基因治療

將抑癌基因（如RB基因、P53基因、MTS基因、nm23基因等）導入腫瘤細胞抑制腫瘤細胞的增殖，達到治療目的。目前存在抑癌基因轉染效率低的問題，體內研究不如體外研究。本文檔共79頁；當前第50頁；編輯于星期二\10點30分基因治療3、腫瘤的反義基因治療利用反義基因在轉錄和翻譯水平阻斷異?；虻谋磉_，使腫瘤細胞進入正常分化軌道或進入細胞凋亡程序。本文檔共79頁；當前第51頁；編輯于星期二\10點30分4、淋巴細胞協(xié)同刺激因子激活基因治療多種腫瘤缺乏B7分子，使T淋巴細胞激活的協(xié)同刺激通路阻斷，T淋巴細胞的免疫監(jiān)視功能不能正常發(fā)揮，腫瘤細胞呈現(xiàn)免疫逃逸的特點。通過基因治療將B7分子導入腫瘤細胞，制止腫瘤細胞的免疫逃逸現(xiàn)象?；蛑委煴疚臋n共79頁；當前第52頁；編輯于星期二\10點30分基因治療5、腫瘤的自殺基因治療

自殺基因治療又稱藥物敏感基因療法、分子化療或病毒介導的酶解前藥物療法（VDEPT）。其原理是將一些病毒或細菌基因組中藥物前體轉換酶基因（也稱自殺基因）導入腫瘤細胞，該基因編碼特殊的酶，可將原先對哺乳動物細胞無毒性的藥物前體（前藥）在腫瘤細胞中代謝為毒性產物，殺滅腫瘤細胞。本文檔共79頁；當前第53頁；編輯于星期二\10點30分基因治療自殺基因治療腦惡性膠質瘤最早進入臨床試驗，取得了較好療效，目前已進入臨床Ⅱ期試驗。在其他多種腫瘤，如肝癌、黑色素瘤、前列腺癌和卵巢癌中自殺基因的臨床應用療效比較肯定，目前主要進行臨床Ⅰ、Ⅱ期試驗。本文檔共79頁；當前第54頁；編輯于星期二\10點30分基因治療6、目的基因局部治療如帕金森病的酪氨酸羥化酶（TH）基因治療，TH是多巴胺合成的關鍵酶，將TH基因導入紋狀體內，使局部多巴胺表達增強，達到治療的目的。本文檔共79頁；當前第55頁；編輯于星期二\10點30分(五)基因治療尚待解決的問題1、基因治療轉染效率的問題2、靶點整合的問題3、基因治療的安全性基因治療本文檔共79頁；當前第56頁；編輯于星期二\10點30分基因治療(五)基因治療尚待解決的問題

1、基因治療轉染效率的問題介入治療可以在CT、超聲、DSA等設備引導下將基因載體注入靶器官，使載體病毒能夠成功轉染靶細胞。本文檔共79頁；當前第57頁；編輯于星期二\10點30分基因治療為提高轉染效率，需要注意兩方面問題

①基因載體引入靶器官的方式

如經(jīng)頸動脈注入，每克腦組織內蓄積的病毒載體量僅占注射量的（0.1±0.07）％，而非靶器官含量卻甚高，如肝為（27±2.9）％、肺臟為（2.1±0.7）%；而將病毒載體直接注入腦內時，24小時后，腦內病毒載體仍有71％，只有部分病毒載體分布到其他部位，并且靶區(qū)域的濃度高于鄰近區(qū)域，而鄰近區(qū)域高于非靶部位。

②基因載體的選擇

對非分裂期細胞最好使用AAV載體，對神經(jīng)組織可使用HSV載體。

本文檔共79頁；當前第58頁；編輯于星期二\10點30分基因治療2、靶點整合的問題

解決了轉染效率問題，基因載體能夠有效的進入靶細胞內后，下一個問題是如何使治療基因特異的整合到靶點位置，使其最大限度的發(fā)揮生理效能。

3、基因治療的安全性

研究基因治療的對象可以是患病的病人，通過改變病人的基因結構和遺傳特征達到治療目的。但是將這種基因改變引入正常人群是十分危險的，應該禁止。本文檔共79頁；當前第59頁；編輯于星期二\10點30分二、細胞移植（一）胰島細胞移植（二）多巴胺能神經(jīng)細胞移植（三）肝細胞移植（四）胚胎干細胞移植（五）轉基因細胞移植本文檔共79頁；當前第60頁；編輯于星期二\10點30分二、細胞移植本文檔共79頁；當前第61頁；編輯于星期二\10點30分細胞移植細胞移植分①同種細胞移植和異種細胞移植，同種細胞移植的供體多來源于腦死亡病人。同種移植受到供體來源不足限制。

②異種細胞移植可解決供體短缺的問題，細胞來源主要為豬。細胞移植分同種細胞移植和異種細胞移植本文檔共79頁；當前第62頁；編輯于星期二\10點30分細胞移植以豬為器官供體來源的優(yōu)點為

豬已經(jīng)與人類共同生活了數(shù)千年，沒有嚴重的不可避免的共患疾??；豬的性成熟期短，繁殖快；有相當多的組織細胞與人類接近；此外，豬作為細胞供體來源，不存在倫理問題。本文檔共79頁；當前第63頁；編輯于星期二\10點30分細胞移植

異種移植的免疫排斥反應以T淋巴細胞介導的細胞免疫為主，CD4＋淋巴細胞是主要的效應細胞；免疫排斥B淋巴細胞、巨噬細胞和補體激活系統(tǒng)參與其中。目前可使用免疫抑制藥物、生物半透膜、基因工程等方法抑制排斥反應。本文檔共79頁；當前第64頁；編輯于星期二\10點30分細胞移植（一）胰島細胞移植

目前，我國在異種胰島細胞（豬）經(jīng)肝動脈或門靜脈肝內移植治療糖尿病方面，已經(jīng)完成了動物實驗研究，并已初步用于臨床（此課題為國家自然科學基金，衛(wèi)生部重點科研基金項目）。本文檔共79頁；當前第65頁；編輯于星期二\10點30分細胞移植

胰島細胞移植用于治療Ⅰ型糖尿病病人、Ⅱ型糖尿病病人晚期、糖尿病腎病晚期。由于需要抗排斥反應治療，合并惡性腫瘤和嚴重感染的糖尿病患者不能采用此治療。

胰島細胞抗原性弱，排斥反應以細胞免疫為主，但胰島細胞脆弱易受損傷，發(fā)生排斥反應后往往形成不可逆的損傷。本文檔共79頁；當前第66頁；編輯于星期二\10點30分細胞移植

國內等研究經(jīng)肝動脈移植豬胰島細胞肝內種植治療Ⅰ型糖尿病安全、有效。移植后隨著甲基強的松龍的逐漸減量和停用，病人胰島素用量明顯減少，對移植后病人隨訪發(fā)現(xiàn)2年療效仍然存在，糖化血紅蛋白水平正常。本文檔共79頁；當前第67頁；編輯于星期二\10點30分細胞移植（二）多巴胺能神經(jīng)細胞移植

用于治療帕金森病，在CT等影像設備的導引下將黑質細胞植入帕金森病病人紋狀體區(qū)，提高已降低的多巴胺能神經(jīng)遞質，對帕金森病進行治療。本文檔共79頁；當前第68頁；編輯于星期二\10點30分細胞移植（三）肝細胞移植

將分離、純化后的同種或異種肝細胞移植到病人肝內、脾內或腹膜腔內，用于治療肝功能衰竭，治療由于肝細胞異常導致的代謝性疾病，改善終末期肝病病人的情況，為肝移植創(chuàng)造條件。本文檔共79頁；當前第69頁；編輯于星期二\10點30分細胞移植①胚胎干細胞

也稱為全能干細胞，可分化和復制成各系統(tǒng)細胞，如胰島細胞。

②體細胞干細胞

來源于血細胞干細胞、神經(jīng)干細胞、間充質干細胞等。也稱為多能干細胞，可分化為各種組織細胞。

③單種組織干細胞

如胰島組織干細胞，也稱單能干細胞，具有增殖和分化能力，可分化為一定組織的的細胞。（四）胚胎干細胞移植干細胞分三類本文檔共79頁；當前第70頁；編輯于星期二\10點30分細胞移植

干細胞具有正常核型，具有高的端粒酶活性和高的復制性，具有原始胚胎干細胞的表面標記，在體外可以不分化的增殖，種植于體內可以在局部微環(huán)境的誘導下分化為相應的組織。本文檔共79頁；當前第71頁；編輯于星期二\10點30分肝干細胞分化成熟過程圖3、肝細胞分離技術，混有雜質圖4、胎肝細胞去除雜質圖5、胎肝細胞開始貼壁圖6、胎肝細胞充分貼壁伸展大量增殖細胞移植本文檔共79頁；當前第72頁；編輯于星期二\10點30分大鼠骨髓基質細胞（marrowstromalcell,MSC）分離培養(yǎng)