分子影像 借现代医学一双慧眼

　　申宝忠 中国科学院黑龙江省分院副院长，哈尔滨医科大学附属第四医院院长，哈尔滨医科大学医学影像研究所所长兼哈尔滨医科大学分子影像研究中心主任。主编《分子影像学》第一版及第二版，美国分子影像教材《Molecular Imaging》中文版主译。 
 
 
 
 
　　从分子影像概念提出至今的短短十几年内，该领域呈现出爆炸式的发展。截至2011年10月，已发表的相关SCI文章数量比1999年增长了10倍。那么分子影像学是什么？其魅力何在？在7月6日召开的“中华医学会放射学分会分子影像学组成立大会暨第五届中国分子影像学高峰论坛”上，大会主席申宝忠教授对此作了介绍。



　　我国起步较晚但发展迅猛

　　分子成像技术不仅是基础研究中具有诸多优势的重要技术手段，而且是将基础研究成果转化到临床应用的重要桥梁。近十几年来，其发展可以用爆炸式来形容，其中我国学者的努力可圈可点。——申宝忠

　　

　　分子影像学是指在活体状态下，在细胞和分子水平上，应用影像学方法对人或动物体内的生物学过程成像，进而开展定性和定量研究的一门学科。如今，国际上不仅出现了多本以分子影像学命名的分子影像学杂志，还有越来越多的国际知名杂志如《新英格兰医学杂志》、《自然》、《科学》等接收关于分子影像研究领域的研究论文，分子影像学发展越来越受到生命科学及医学科学领域的重视。截至目前，美国发表的相关SCI文章占全球总数的38%，可谓遥遥领先。日本是近年来分子影像研究领域最为活跃的国家之一，目前在亚洲领先。

　　我国分子影像学事业起步较晚，迟于国际近10年。2002年10月于杭州举行的主题为“分子影像学”的第194次香山科学会议，是中国分子影像学发端的标志。尽管目前我国学者发表文章仅占世界2%左右，但发展势头非常强劲。截至2011年10月，相比2002年，我国在分子影像领域文章的增长率达到3021%，增长速度跃居世界第一。在这些文章中，不乏高影响因子的文章产出，刊载于国际医学影像学及核医学领域最权威的杂志《Radiology》、《Journal of Nuclear Medicine》等。

　　肿瘤诊治研究的潜在黑马

　　早早期发现肿瘤、提前预测肿瘤的转移侵袭特性、了解肿瘤细胞的凋亡特性、监测临床治疗效果，甚至精确打击肿瘤细胞等，都是人类面对肿瘤需要解决的问题，或许分子影像学未来可以助我们一臂之力。

　　——申宝忠

　　

　　肿瘤细胞在形态、功能和代谢等方面与其起源的组织细胞均有不同程度的差异，表现在肿瘤形态学特点、肿瘤的生长和细胞动力学等方面。这些方面的改变在分子生物学方面主要以癌基因、抑癌基因、凋亡调节基因和DNA修复基因、端粒等有关。肿瘤发生是一个多步骤的过程。在这个过程中，针对异常表达的基因及其产物，制备不同种类的特异性靶向分子探针，检测肿瘤的发生发展状况，揭示肿瘤生长与宿主反应之间的关系，是分子影像研究的目标。

　　据申教授介绍，分子成像研究中的一个重要的方面即为开发新型的分子成像探针，而一个肿瘤相关探针的发现需要一系列的开发才能最终转化并用于临床，例如申宝忠团队筛选的骨肉瘤多肽OSP-1。骨肉瘤是青少年易发的一类恶性肿瘤，恶性程度高、转移发生早，5年生存率极低。因此，早期发现骨肉瘤、早期的鉴别诊断对于骨肉瘤的治疗具有重大意义。申宝忠教授筛选了一种能够在细胞、分子水平上发现、鉴别骨肉瘤的多肽OSP-1。目前已成功开发出了18F-OSP-1 PET分子成像探针及Cy5.5-OSP-1光学分子成像探针，用于骨肉瘤的活体早期诊断及鉴别诊断，这也是国际上第一次开发的特异靶向于骨肉瘤的分子成像探针。随着PET成像试剂盒、光学成像试剂盒的进一步开发，有望将其商品化用于临床骨肉瘤诊断中。同时， OSP-1多肽的进一步标记开发，还有可能实现临床骨肉瘤患者的分子成像，对临床骨肉瘤的诊断及鉴别诊断提供帮助。

　　心血管疾病影像诊断再传捷报

　　分子影像学是在分子或细胞水平上研究活体生命或疾病过程的特定分子事件的新技术，因而可为心血管疾病的诊断及治疗提供一种实时、无创的检测方法。

　　——申宝忠

　　

　　心脏神经传导异常所导致的恶性心律失常和心源性猝死越来越受到人们的广泛关注。申教授与中国工程院院士杨宝峰，当今世界分子影像学领军人物、美国斯坦福大学Sanjiv Sam Gambhir教授等合作进行研究，目前已经设计合成国际首创的心脏M3受体靶向性分子成像探针，实现了心肌梗死心脏M3受体的活体分子成像，引起了国内外专家学者的广泛关注。由此可利用影像学设备直观、无创、准确地判断心脏神经传导异常，建立恶性心律失常和猝死的影像学预警体系。

　　在心血管方面，为了实现动脉粥样硬化斑块的早期发现、稳定性的判断及早期治疗，申宝忠教授同国际同行合作开发了以氟化碳（PFC）纳米颗粒为载体平台的多模式分子成像探针及靶向治疗药物。目前，氟化碳（PFC）纳米颗粒已经进入临床Ⅲ期实验阶段。借助这一技术，将实现动脉粥样硬化斑块早早期的诊断、对其稳定性的精确判断，及时发现不稳定、易脱落可造成突发性梗死的危险斑块。另外，由于该纳米颗粒能够携带药物，这一研究还将为临床心血管动脉粥样硬化斑块的治疗带来希望。

　　干细胞治疗研究可明确示踪

　　干细胞研究是生物医学领域研究的热点，却面临着在活体下缺乏有效监测手段的瓶颈问题。对此，分子影像学成像技术或许能提供解决办法。——申宝忠

　　

　　虽然一些研究发现，干细胞移植治疗能明显减少心肌梗死面积和改善血流灌注，但是其他研究结果证实干细胞治疗组与对照组患者间并没有明显的差异。因而诸多疑问长期困扰着研究人员，如干细胞在心肌中归巢及其存活、最佳干细胞类型、移植数量、移植方式以及时间点的选择等。而分子影像学在干细胞研究过程中能够提供活体状态下病理、生理的多元化信息，对输入体内的干细胞的生物活性、体内分布、靶向性等特性进行动态、实时监测。

　　目前国内外学者已发现111铟-羟基喹啉、99m锝-六甲基丙二胺肟（HMPAO）或FDG等放射性核素可直接用于干细胞可视化标记。初步实验研究表明，使用纳米粒子对造血干细胞和间质干细胞进行标记无细胞毒性作用，并且注射到大鼠或猪心脏后不久（24小时）便能实现可视化MRI成像。

　　申教授及其团队在干细胞的示踪领域也开展了相关研究，利用报告基因转染技术对干细胞进行了光学活体成像示踪，揭示了干细胞在活体的分布、生物半衰期等；同时正在进一步开发利用放射性核素及顺磁性纳米颗粒对干细胞的体外标记、多模式分子成像活体示踪研究。目的是用直观的图像揭示干细胞在活体内的生物学性状、分布、转归，为干细胞治疗的临床应用奠定基础，指导临床干细胞的最优化及最有效治疗。

　　此外，神经系统疾病也是分子成像研究的热点之一。国内外的研究主要集中于阿尔茨海默病、帕金森病、脑肿瘤、精神病和各种神经退行性疾病等。目的是利用分子成像技术对脑功能有关的疾病进行病因学探讨、早期诊断和指导治疗，具有重要的临床价值。

　　随着分子成像技术和设备的不断发展，分子影像学研究将会在未来的5~10年对临床诊断和治疗产生革命性的影响，使其在基因、分子水平上对疾病进行早期诊断和监测成为可能，并为疾病的治疗提供新的靶点和方法。