核医学研究与发展的6大趋势

中华医学会核医学分会主任委员 匡安仁 

 
　　匡安仁 教授，博士生导师。中华医学会核医学分会主任委员，四川大学华西医院核医学科主任,中华人民共和国第九届药典委员会委员，四川省核医学专委会主任委员，四川省学术和技术带头人。  
 
　　传统的医学观念从器官和系统认识疾病，核医学是从生理和生化的水平认识疾病的。临床上发生明显的解剖结构和功能改变之前，核医学就可探测到疾病在分子水平变化的信息。如对于乳腺癌患者，核医学能确定肿瘤细胞过度表达的是生长抑素受体或雌激素受体，据此制订治疗方案，并可进一步观察疗效，评价预后。

　　所以，核医学是“体内的分子生物学”。它要回答的问题：组织或细胞代谢活性的高低、功能的改变、是否存在可识别的生物标志物，如过度表达的相关抗原、受体等。核医学要解决的问题：利用获得的代谢、功能和特定的生物标志物等信息对疾病进行诊断、疗效和预后评价等，以此为基础进行或发展放射性核素靶向内照射治疗。

　　近些年，借助核医学本身的内在优势，它的发展呈现了以下几个趋势。

　　趋势1 做基础与临床的“桥梁”

　　将基础医学科研成果与临床实际应用迅速“对接”已成为医学领域的共识，而核医学本身的特性使得它成为这个“桥梁”上重要的一部分。

　　基础医学的进展和成果，核医学常率先应用于临床，如受体学的进展导致受体显像诊断及受体介导放射性核素靶向治疗的发展、基因治疗与报告基因显像等。反过来，在临床应用中发现的问题也能借助核医学迅速反馈到基础研究领域。如单克隆抗体与放射免疫显像和放射免疫治疗的发展就是例子，显像和治疗中遇到的问题促使人源化抗体、单链抗体、抗体片断的出现和预定位技术的发展。

　　趋势2 用于观察生命过程

　　放射性药物进入体内，分布、代谢、排出的全过程都可提供机体自然状态下生理或病理的信息，所以核医学显像不但能反映生物过程或病变过程的结果，最重要的是能动态地观察、反映和分析这一过程，获得的信息量和信息的价值是目前其他方法难以比拟的。核医学分子影像在生物体内验证体外分子生物学已取得的成果，拓展和探索体外实验难以或不可能涉及的领域，获得更多和更有价值的真正意义上的生命或疾病过程中的“在线实时”数据和信息。

　　核医学已实现器官、细胞、亚细胞和分子水平观察和研究生物过程。可从核酸代谢、蛋白质代谢、糖代谢和脂代谢等不同角度和层面认识问题。如通过18F-FDG显像获得病变细胞糖代谢信息，通过18F-FLT显像获得病变细胞核酸代谢及细胞增殖的信息，二者结合有助于病变性质的鉴别。目前已知的生命过程的不同现象、不同环节，都可以或即将可以用核医学的方法进行观察研究。

　　趋势3 131I治疗甲亢更加普及

　　有些病变组织能高度特异性浓聚放射性药物，对于它们应用核医学治疗不仅疗效好且毒副作用小。如131I甲状腺显像与131I治疗甲亢与分化型甲状腺癌，放射免疫显像与放射免疫治疗等。放射性药物浓聚于病灶，放射性核素在衰变过程中发出射线对病变进行持续的照射，使病变组织无时间进行修复，病变周围的剂量限制器官对内照射有更好的耐受性。这是内照射治疗疗效好的主要原因之一。

　　131I治疗甲亢是核素治疗最成熟的项目之一，能快速彻底的控制甲亢，使用较大剂量的131I提高一次治愈率，尽管早发甲减的发生率可能增高，但对甲亢患者群体是效益成本比最高的选择。对术后的分化型甲状腺癌患者进行危险度分层，危险度较高的患者进行131I治疗获益最大。

　　趋势4 试图破解分子网络

　　体内的生物反应常是多个分子参与，多种机制相互制衡的过程，所以单一的或分离孤立的靶点分子显像，不能客观准确地反映和描述复杂的生命现象。

　　建立能同时反映和描述生物事件过程中多个关键分子、多个主要信号通道活动的动态显像方法和最能接近真实反映体内生物过程的数学模型，是核医学MI（分子影像）面临的最大挑战。这使关注的重点由单一的靶点分子的结构、数量、分布和功能转向体内的生物分子网络的信号传递、相互作用，核医学MI将从点（单一的靶点分子信息）、面（多个孤立的靶点分子信息）和立体的（完成一生物功能的多个靶点分子及其信号通道的信息）不同水平和层次描述和认识生命现象。如放射性碘甲状腺显像，涉及TSH作用于甲状腺滤泡细胞TSH受体的调节作用，钠-碘同向转运体摄取碘的功能，过氧化物酶和甲状腺球蛋白参与的碘的有机化过程，以及甲状腺素的合成、储存及释放等多个环节。同时观察和描述多个分子之间的相互作用和影响，多个环节之间的联系，才能深入认识和理解生物反应中分子网络和信息通道的复杂性。

　　趋势5 细胞膜上的靶点成热点

　　靶点分子的数量越多，结合的探针越多，显像获得的信/噪比越高，图像质量越好。如以特异的DNA序列为靶点，一个细胞只有1～2个；如以特异的RNA序列为靶点，一个细胞有10～1000个。所以基因显像由于靶点密度低，细胞膜和核膜的生物屏障作用，导致很难获得较高质量的图像，这是基因显像长期未获突破性进展的主要原因之一。以蛋白质分子如受体、抗原、酶等作为显像的靶点，一个细胞拥有这样特异的靶点蛋白分子数约为100～1000000个。这是核医学MI首先在受体显像、放免显像等领域获得突破性进展的原因之一。

　　根据位置可将蛋白质靶点分子分为两大类，定位于细胞的胞浆内的如胸腺嘧啶激酶、绿荧光蛋白等；定位于细胞膜上的如多巴胺D2受体、生长抑素受体、NIS等。胞内靶点的缺点是探针必须克服细胞膜的屏障作用才能进入细胞。位于细胞膜上的蛋白质靶点的最大优点是能直接与体液中的探针结合。所以在分子探针的运载系统研制未获得突破性进展之前，核医学显像设备的敏感度和分辨力未获大幅提高之前，以细胞膜上的蛋白质作为显像的靶点分子，更易获得较好结果。

　　趋势6 与解剖影像融合

　　PET/CT、SPECT/CT的应用，将解剖结构的影像与代谢功能影想相融合，既解决了核医学图像的精确定位问题，又解决了组织衰减校正的问题，不同影像信息的互补明显提高了诊断效率。PET/MRI即将进入临床。随着设备和软件的不断发展，图像融合技术将在医学影像领域发挥越来越重要的作用。