AL123 人文社科会员免费专区文学 2025-05-10

再生医学：生物材料与组织再生_付小兵,Nicholas A. Peppas,顾晓松_AZW3_MOBI_EPUB_PDF_电子书（无页码）_付小兵,Nicholas A. Peppas,顾晓松

内容节选

第四节分子影像技术在干细胞治疗中的应用一、分子影像技术的概念及应用分子影像技术（molecular imaging）是运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。它将遗传基因信息、生物化学与新的成像探针进行综合，由精密的成像技术来检测，再通过一系列的图像后处理技术，达到显示活体组织在分子和细胞水平上的生物学过程的目的。目前，干细胞在体内迁移能力的研究多采用移植后的一定时间处死实验动物，并对组织进行切片的方法。然而，这种侵袭性的手段无法对干细胞的在体内的迁徙、增殖、分化等细胞命运进行动态观察。而且，有别于细胞移植的动物研究，组织取材并进行体外检测的方法不适于人体。因此，如何活体示踪干细胞的存活、治疗效应和安全性等情况，是亟待解决的重要问题。分子影像的出现和发展使得在活体状态下示踪移植干细胞成为现实。分子影像利用转基因技术标记细胞，在生物发光成像系统中观测与跟踪细胞，可以在分子、细胞水平对生理病理过程进行定性、定量与可视化分析，是在体研究细胞事件和分子机制的有力工具。在组织工程领域，可以评估不同生物材料对干细胞行为的影响。在临床应用领域，该技术已经被应用于多种疾病的诊断、药物和手术治疗的疗效评价。例如，聚集诱导发光（AIE dots）的有机纳颗粒可用于ADSC示踪。AIE点具有荧光量子产率高、生物和物理稳定性好、体内毒性低、驻留率高的特点。以生物发光和GFP标记为对照的体内定量研究表明，AIE点能够在小鼠后肢缺血模型中准确、定量地示踪ADSC的命运及其再生能力达42天（图18-9）。实现分子影像学检测需要四个基本条件：①高亲和力的探针；②探针能够穿透生物屏障，如血管结构、细胞膜等；③探针信号放大系统；④快速敏感、高分辨率的成像技术。图18-9 聚集诱导发光（AIE dots）的有机纳颗粒用于ADSC示踪 AIE dots.aggregation-induced emission dots，聚集诱导发光量子点。引自：DAN D，MAO D，LI K，et al.Precise and Long-Term Tracking of Adipose-Derived Stem Cells and Their Regenerative Capacity via Superb Bright and Stable Organic[J].Nanodots ACS Nano，2014，8（12）：12620-12631. 二、分子探针分子探针是实现分子成像的先决条件和核心技术。分子探针种类繁多，根据成像设备的不同，分子探针分为光学、核医学、磁学、声学、光声等不同种类。（一）报告基因报告基因成像，首先构建含有编码报告基因DNA序列的载体，并通过转染或转导使其进入靶细胞，报告基因在细胞内表达后，当接触相应的荧光标记或生物素标记的探针时，催化酶促反应，在细胞内激发探针信号。最后，通过适当的仪器如PET、SPECT、MRI或CCD相机进行成像和信号记录。报告基因标记的优势：报告基因整合入DNA并可以稳定表达、能够对细胞信号的强弱进行定量、具有很高的敏感性。但它的主要缺点是需要进行体外细胞水平的基因修饰。（二）磁性氧化亚铁标记这一技术是通过不同类型干细胞体外培养与Feridex（SPIO与转染试剂的混合）共同孵育，然后开胸心肌内注射或静脉内注射干细胞来研究干细胞的定植。单细胞对铁的吸收量约15pg，细胞标记后活力约为95%。（三）纳米分子探针利用纳米材料独特的颗粒及光学、电学等特性，结合现代医学影像技术，如光学成像、CT、PET/SPECT、MRI及超声成像等，实现靶向分子成像，探索疾病的分子水平变化，在疾病早期做出明确诊断。三、分子影像技术分类（一）电脑断层扫描（computed tomography, CT） CT是利用精确准直的X线束、γ射线、超声波等，与灵敏度极高的探测器一同围绕人体的某一部位作一个接一个的断面扫描，具有扫描时间快，图像清晰等特点，在临床上已被广泛用于多种疾病的检查。与其他成像技术一样，CT也有它特有的优势：高分辨率、出色的硬组织成像的能力、检测时间短等。不足之处则是低灵敏度、有限的软组织成像能力以及一定的放射性。（二）放射性核素成像（radionuclide imaging）通过不同类型干细胞体外培养与放射性核素共同孵育标记核素。单光子发射计算体层摄影（single photon emission computed tomography，SPECT）和正电子发射断层摄影术（positron emission tomography，PET）都是基于放射性核素标记的分子影像技术。PET是目前唯一可在活体上显示生物分......