檢驗核醫(yī)學：放射性核素示蹤技術(shù)

放射性核素示蹤技術(shù)

radioactivenuclidetracermethod放射性示蹤技術(shù)的特點常用方法及應(yīng)用放射性示蹤實驗設(shè)計原則放射性示蹤應(yīng)用進展及討論應(yīng)用思考1食物中有兩種含甲基的化合物膽堿和蛋氨酸，其甲基部分可相互轉(zhuǎn)移，彼此代替，并供給肌酸與腎上腺素合成的需要。

其轉(zhuǎn)移過程是以甲基作為完整基團直接轉(zhuǎn)移，還是分解后重新形成？應(yīng)用思考23-羥-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶主要存在細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，能催化HMG-CoAMVA

該酶是膽固醇生物合成關(guān)鍵限速酶有多種因素(藥物、激素、代謝物）主要通過調(diào)節(jié)此酶活性影響膽固醇合成

如何測定其活性?應(yīng)用思考3從某中藥中提取得某單體，可能對瘤細胞DNA合成有抑制作用

如何設(shè)計一體外實驗驗證？應(yīng)用思考4如何比較口服止血藥A及劑型改進型B對消化道出血的治療效果？如何比較某些藥物增加或降低冠狀動脈血流量？應(yīng)用思考5某生物制劑對神經(jīng)損傷有修復(fù)作用，現(xiàn)將其制成海綿敷貼劑，以延長作用時間（緩釋作用）

如何設(shè)計一實驗，證明此敷貼劑對神經(jīng)損傷創(chuàng)面的緩釋作用？應(yīng)用思考6某新型腫瘤單克隆抗體在腫瘤組織有較好的特異性濃聚。

如何設(shè)計一實驗證明其濃聚程度？應(yīng)用思考7如何監(jiān)測干細胞的移植?一、概念

放射性核素示蹤技術(shù)是利用放射性核素及其標記化合物作示蹤劑來研究生物體內(nèi)各種代謝物質(zhì)的吸收、分布、排泄、轉(zhuǎn)移規(guī)律及疾病診斷的一門科學。

Label:放射性核素Substance：觀察對象System:整體、離體Labeled-Substance吸收、分布、排泄…

放射性核素示蹤技術(shù)**放射性核素稀釋法**物質(zhì)吸收、分布、轉(zhuǎn)化、排泄的示蹤研究*放射性核素示蹤動力學細胞動力學的示蹤研究藥物代謝反應(yīng)機制的示蹤研究分子生物學的示蹤研究特定探針（單克隆抗體、配基）的示蹤研究

…….

二、原理

●放射性核素及標記化合物與

相應(yīng)普通原子及分子具相同

的生物學性質(zhì).

如I與125I、雌二醇與3H-雌二醇

●放射性核素發(fā)出的射線可記錄分析三、放射性核素示蹤的特點

●靈敏度高

●檢測方法簡單

●合乎生理條件

●定位準確

●非創(chuàng)傷性

待分析物析量g比色分光光度色質(zhì)譜層析放射性核素示蹤技術(shù)10-210-810-810-1010-15~10-18四、常用示蹤方法及其應(yīng)用

放射性核素稀釋法

物質(zhì)吸收示蹤法

物質(zhì)轉(zhuǎn)化示蹤法

物質(zhì)分布示蹤法

物質(zhì)示蹤動力學

放射性核素稀釋法

radionuclidedilutiontechnique利用化學物質(zhì)在稀釋前后質(zhì)量不變的原理與示蹤技術(shù)相結(jié)合而建立的微量物質(zhì)定量分析方法基本公式A：放射性示蹤劑的總活度

S1、m1：混合前示蹤劑比活度與質(zhì)量

S2、m2：混合后的比活度及非標記物質(zhì)量例1：某樣品中含有殘留甲胺磷，加入比活度為450000dpm/mg的32P標記的甲胺磷0.02mg混勻后分離得0.1mg甲胺磷的放射性為2000dpm,求樣品中的甲胺磷含量。例2．以14CO2通過植物的光合作用生成放射性蛋白。取其中少量蛋白水解分離出部分谷氨酸比活度為508dpm/mg，欲求谷氨酸的含量，取126mg放射性蛋白樣品，水解后加入非標記谷氨酸10.7mg，混勻后，分離出少部分谷氨酸測得其比活度為328dpm/mg，求標記谷氨酸的量及蛋白中標記谷氨酸的重量百分比？標記谷氨酸的重量百分比為：32.44÷126=25.7%物質(zhì)轉(zhuǎn)化示蹤研究

揭示機體內(nèi)重要生命物質(zhì)的前身物、中間物和產(chǎn)物的關(guān)系以及完成某種轉(zhuǎn)化的必要條件,參入實驗(incorporationexperiment）是放射性核素示蹤技術(shù)應(yīng)用到研究生物體內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要方法.

參入實驗(incorporationexperiment)

研究生物體系中化合物A與B是否為產(chǎn)物和前身物的關(guān)系或轉(zhuǎn)化的必要條件基本原理

AB?*A*B

主要參數(shù)參入實驗的類型

整體參入實驗

離體參入實驗

參入實驗應(yīng)用

1.淋巴細胞轉(zhuǎn)化實驗

細胞免疫功能

腫瘤細胞增殖

鉛中毒病人淋巴細胞轉(zhuǎn)化率

淋巴細胞轉(zhuǎn)化率（104CPM/106淋巴細胞）病人n=6021.27±10.32

正常n=10048.96±21.462.代謝物轉(zhuǎn)化實驗

細菌放射呼吸實驗：原理：細菌→CO2

14C-葡萄糖、14C-氨基酸→14CO2

設(shè)備：細胞代謝快速閃爍計數(shù)器

濾膜

培養(yǎng)液細菌放射呼吸實驗的應(yīng)用：

生長指數(shù)（GI）測定：GI=Ci/C0

GI＞3為陽性

細菌倍增時間（t2x）測定：

logR2-logR1=K(t1-t2)t2x=0.301/KR2為t2的計數(shù)，R1為t1的計數(shù)，K為對數(shù)生長期的速度常數(shù)。常見需氧菌倍增時間（min）菌種t2x菌種t2x大腸桿菌27.5±0.7炭疽桿菌38.0±5.2產(chǎn)氣桿菌28.7±0.5枯草桿菌48.8±2.3腸炎沙門氏菌43.7±5.5福氏痢疾桿菌51.5±4.1粘質(zhì)沙雷氏菌44.3±1.6宋內(nèi)氏痢疾桿菌29.7±0.1臘樣桿菌33.6±0.8金黃色葡萄球菌40.9±3.6巨大芽孢桿菌40.1±2.0白色葡萄球菌74.5±8.73.參入競爭抑制實驗：

體外抗腫瘤藥物篩選

DrugIR（%）

ADM57.73Carbo29.38BLM38.26VCR56.80Taxol63.35Holoxan32.97MMC19.34DTIC38.31ADM+Carbo70.90VCR+Carbo+BLM81.45卵巢癌常用化療藥物體外敏感實驗五、放射性示蹤實驗設(shè)計的

基本原則與方法1.放射性示蹤實驗的類型

●整體示蹤實驗

●離體示蹤實驗

2.注意事項

實驗準備階段:

選擇合適示蹤物

射線類型

半衰期

放化純度

比活度

核素標記位置

選擇合適的測量方法實驗階段:

示蹤劑量估算稀釋作用組織濃聚作用實驗周期及安全劑量示蹤劑引入途徑

靜脈、腹腔、皮下、肌肉注射

口服、灌胃

敷貼、涂布放射性樣品的制備

核素特性

生物樣品特性

數(shù)據(jù)處理

放射性含量

比活度

相對比活度思考題放射性示蹤技術(shù)的原理是什么?有何主要技術(shù)特點?參入實驗的基本原理是什么?有何主要用途?放射性示蹤技術(shù)應(yīng)用進展

干細胞定位免疫殺傷細胞增殖放射性核素示蹤技術(shù)物質(zhì)吸收、分布、轉(zhuǎn)化、排泄放射性核素示蹤動力學細胞動力學藥物代謝特定探針（單克隆抗體、配基等）放射體外分析（RIA、RBA、REA）…….應(yīng)用思考1食物中有兩種含甲基的化合物膽堿和蛋氨酸，其甲基部分可相互轉(zhuǎn)移，彼此代替，并供給肌酸與腎上腺素合成的需要。

其轉(zhuǎn)移過程是以甲基作為完整基團直接轉(zhuǎn)移，還是分解后重新形成？

轉(zhuǎn)甲基實驗中甲基上2H/14C比值

2H（百分超）14C（cpm/mmol）2H/14C蛋氨酸61.523.65×1061.69×10-5膽堿6.984.07×1051.72×10-5肌酸3.021.75×1051.72×10-5實驗結(jié)果表明，產(chǎn)物中2H/14C的比值與前身物基本一致，說明轉(zhuǎn)甲基過程是整個基團的轉(zhuǎn)移，即體內(nèi)甲基作為一個整體基團參加代謝過程應(yīng)用思考23-羥-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶主要存在細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，能催化HMG-CoAMVA

該酶是膽固醇生物合成關(guān)鍵限速酶有多種因素(藥物、激素、代謝物）主要通過調(diào)節(jié)此酶活性影響膽固醇合成

如何測定其活性?應(yīng)用思考3從某中藥中提取得某單體，可能對瘤細胞DNA合成有抑制作用如何設(shè)計一體外實驗驗證？應(yīng)用思考4如何比較口服止血藥A及劑型改進型B對消化道出血的治療效果？如何比較某些藥物增加或降低冠狀動脈血流量？應(yīng)用思考5某生物制劑對神經(jīng)損傷有修復(fù)作用，現(xiàn)將其制成海綿敷貼劑，以延長作用時間（緩釋作用）

如何設(shè)計一實驗，證明此敷貼劑對神經(jīng)損傷創(chuàng)面的緩釋作用？應(yīng)用思考6某新型腫瘤單克隆抗體在腫瘤組織有較好的特異性濃聚。

如何設(shè)計一實驗證明其濃聚程度？應(yīng)用思考7如何監(jiān)測干細胞的移植?生物利用度(時相曲線下面積areaundercurveAUC)

關(guān)于物質(zhì)吸收的示蹤研究趨靶性研究分子識別與靶分子分子靶向（moleculartargeting）分子識別分子識別是分子與分子之間的選擇性相互作用,是普遍的生物學現(xiàn)象分子識別是現(xiàn)代分子核醫(yī)學的理論基礎(chǔ)分子識別與靶分子受體與配體的分子識別（高親和力，高特異性）抗原與抗體的分子識別（高特異性）酶與底物的分子識別(專一性，信號放大）特異蛋白之間的分子識別（特異性）核苷酸鏈之間的分子識別（單鏈反義核糖核酸（RNA）與細胞質(zhì)內(nèi)的mRNA）蛋白質(zhì)與核酸分子的分子識別

（激素－受體復(fù)合物，通過特異的ＤＮＡ序列－激素反應(yīng)元件識別、結(jié)合基因調(diào)控序列）

受體與配體的分子識別

受體研究涉及到細胞之間、細胞與其它分子之間的識別、信息傳導(dǎo)及細胞生理或病理反應(yīng)等基本的生命現(xiàn)象?？乖c抗體的分子識別

抗原分子表面的抗原決定簇與抗體分子的可變區(qū)的抗原結(jié)合部位.酶與底物的分子識別

酶是一類具有分子識別功能的蛋白質(zhì)，它與底物的作用具有專一性。底物分子只能結(jié)合在酶活性中心的特異的結(jié)合部位才能發(fā)生作用。一個酶分子可與多個底物作用，放大信號，利于檢測及其微量的酶。多位于胞內(nèi)（金屬蛋白酶位于胞外），需要能快速擴散或轉(zhuǎn)運機制（與受體不同）。

特異蛋白之間的分子識別

體內(nèi)某些蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間有特定的結(jié)合能力。如甲狀腺素與甲狀腺結(jié)合球蛋白、生物素和親和素的特異結(jié)合等。核苷酸鏈之間的分子識別單鏈反義核糖核酸（ＲＮＡ）與細胞質(zhì)內(nèi)的ｍＲＮＡ，反義脫氧核糖核酸（ＤＮＡ）與靶基因ＤＮＡ鏈的互補鏈的結(jié)合等。蛋白質(zhì)與核酸分子的分子識別

如某些激素可與細胞核內(nèi)的受體結(jié)合，形成激素－受體復(fù)合物，通過特異的ＤＮＡ序列－激素反應(yīng)元件識別、結(jié)合基因調(diào)控序列，最終達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的目的。分子靶向（moleculartargeting）各種分子（顯像或治療藥物）通過與在疾病狀態(tài)下明顯高表達或缺失的靶分子的相互作用而特異性濃集。反映的是特異性作用，而不是擴散、膜通透性等非特異性作用（傳統(tǒng)示蹤劑）。分子靶向顯像receptor-ligandmodel;antigen-antibodymodel;transporter-substratemodel;enzyme-substratemodel;complexorhybridmodel.分子靶向治療

射線照射致DNA損傷引起細胞發(fā)生改變引起修復(fù)或凋亡或死亡或突變.

干細胞定位干細胞示蹤是干細胞治療臨床應(yīng)用的重要問題移植干細胞臨床應(yīng)用監(jiān)測:

可重復(fù)、無創(chuàng)傷干細胞示蹤染料標記熒光染料法

5溴-2脫氧尿苷轉(zhuǎn)報告基因標記(GFP)

預(yù)先標記干細胞特定時間取組織檢測特異性標記鑒別組織來源放射性核素示蹤——生化顯像隨時動態(tài)提供生物活體信息

關(guān)鍵：篩選干細胞特異性標志

研發(fā)相應(yīng)特異性示蹤劑

轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（transferrinreceptor,TfR)

化學治療和基因治療靶點高表達于快速增殖細胞間充質(zhì)干細胞移植研究隨著干細胞及分化后細胞的高特異性生物標志的篩選及示蹤劑的進一步研發(fā)，以干細胞自身生物標志為靶點，應(yīng)用核醫(yī)學示蹤技術(shù)監(jiān)測，可追蹤移植干細胞的分化時相，獲得不同階段的生物學信息。是一種更特異、更可靠的有效手段。關(guān)于PET顯像正電子斷層顯像目前核分子影像學最先進的核顯像設(shè)備PET的放射性探測效率、空間分辨率、探測靈敏度、均勻度、對比度和重復(fù)性等各項儀器指標都明顯優(yōu)于SPET，可定量地得到體內(nèi)生化代謝和功能變化的核分子影像圖。PET的臨床應(yīng)用PET從分子水平診斷許多疾病，可以更早期、準確、定量、客觀，特別適用于腫瘤、冠心病和腦部疾患。PET能夠在體外無創(chuàng)傷地“看到”生命的現(xiàn)象；PET可揭示人腦的奧秘。PET將可能介入中藥作用機理、經(jīng)絡(luò)本質(zhì)的探討。將PET功能分子成像技術(shù)與CT成像技術(shù)有機地結(jié)合在一起。優(yōu)勢：通過一次掃描既能夠獲得人體全身CT的解剖圖像，同時又能夠獲得全身PET的功能代謝圖像，實現(xiàn)了對疾病的早期診斷、性質(zhì)判斷、精準定位及療效評價等。適用范圍廣，在腫瘤的定位和分期腦部疾病與心臟病方面效果最佳。PET-CT（融合探測儀）2D+3D+4D=CT/PET分子