影像组学在肝癌中应用的研究进展

肝癌是最常见的恶性肿瘤之一,其发病率和死亡率一直位于癌症排名的前列,已然对全世界人类的健康构成严重的威胁。影像组学指高通量从影像学图像中提取大量图像特征,来量化肿瘤组织在医学成像中表现出的差异,其研究流程主要包括:(1)图像的获取;(2)图像的分割;(3)特征的提取和量化;(4)特征的选择(降维);(5)模型的建立和评估。影像组学作为一种非侵入式、高效的方法,已广泛应用于肝癌的诊断、疗效评估和预后预测等方面,为肝癌患者选择个性化、精准化的治疗方案提供了参考。本文主要探究近年来影像组学在肝癌领域应用的研究进展,并展望肝癌影像组学的发展前景。

液体硅橡胶功能改性及其医学应用研究进展

液体硅橡胶具有良好的化学稳定性和生物相容性,广泛应用于医疗及医疗器械领域,然而,在实际应用中存在机械支撑强度不足、稳定性不足以及易引发感染等缺陷。因此,提升液体硅橡胶的机械强度、抗菌性、化学稳定性和生物活性是首先要解决的问题。研究发现,将各种纳米填料添加到液体硅橡胶基质中,不仅可以提高材料的力学性能,还可以将其电学和抗菌性能提高到一个较好的水平。简要总结了液体硅橡胶的分类、构建及性能改进方式,重点阐述了液体硅橡胶在医学领域应用过程中的研究现状及目前所面临的瓶颈问题。液体硅橡胶生物医学功能改性研究有望提升纳米材料在液体硅橡胶中的分散性并改善其抗菌性、稳定性和导电性,提升液体硅橡胶的应用价值并拓展其应用场景。

动脉粥样硬化分子影像研究进展

急性心脑血管疾病目前位居全球死亡原因首位,其关键病理基础是动脉粥样硬化并导致急性心肌梗死、中风等。由于动脉粥样硬化病情进展隐匿突发,目前的诊断方式不足以筛查出早期高风险病变。如何在急性心脑血管事件发生前准确地识别出斑块破裂风险高的患者并对患者进行有效干预,已成为目前迫切需要解决的问题,同时这也是降低急性心血管事件发生率的关键。近年来,迅速发展的分子影像及纳米医学技术为实现动脉粥样硬化斑块早期诊疗带来了新契机。

肿瘤微环境分子影像学研究进展

肿瘤发生与其微环境变化有关,如低氧、低pH值、炎症等微环境恶化使得细胞选择癌变来适应.长期以来对恶性肿瘤患者的治疗都是基于群体化证据的基础之上,忽略了个体化差异所带来的影响,从而导致治疗不足或过度治疗.在个体化精准医疗发展的推动下,肿瘤诊疗观念发生根本性的改变,即由细胞攻击模式转变为靶向性治疗模式.当前,大多数靶向性治疗主要集中在肿瘤细胞的基因组学特征方面,而对肿瘤赖以生存的微环境研究亟待深入.

分子影像技术在抗肿瘤药物研发中的应用进展

目的:为借助分子影像技术提高抗肿瘤药物研发效率、降低研发成本提供参考。方法:以"分子影像技术""药物研发""肿瘤诊断""生物标志物"等为关键词,通过检索和筛选中国知网、中国国家图书馆、PubMed、Web of Science等数据库收录的2017年4月以前发表的分子影像技术用于抗肿瘤药物研发的最新文献,进行整理、归纳和综述。结果与结论:近年来分子影像技术已取得重大进展,正越来越广泛地应用于抗肿瘤药物研发,并在药物生物分布标志物(药物由血液循环运送到体内各脏器的过程)、药效学生物标志物(药物对机体的作用及作用机制)、疾病生物标志物(用于疾病诊断、判断疾病分期或者用来评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性)及患者选择生物标志物(识别可能对治疗有反应的患者,指导治疗)等方面发挥重要作用。分子影像技术的成功应用,有望提高抗肿瘤药物开发全链条的效率和收益,其潜在价值有待进一步开发。

光声成像在生物医学研究中的应用进展

光声成像是一种同时拥有丰富对比度、高空间分辨率和大穿透深度等特点的新型多功能影像技术.其最突出的特征是能够利用生物分子如血红蛋白、脂类、黑色素、胶原蛋白和水的光学吸收差异来表征生理学特性,呈现不同信号源的多对比度清晰图像以揭示组织的解剖结构、功能、代谢和组织学信息.同时,利用外源性对比剂分子可进一步增强图像信噪比和成像深度,特异性成像体内某些低吸收组织器官如淋巴系统、膀胱、肠道,促进疾病的精准诊断或追踪深部组织的生物活动如免疫反应等.光声成像实际上可称为光声分子成像,目前已广泛应用于生物医学研究,但尚缺少系统的总结.该文分别从无标记光声分子成像和有标记光声分子成像两方面回顾典型的应用案例和最新进展,并展望其临床转化前景.

整合素α_(v)β_(3)靶向放射性药物^(99m)Tc-RGD联合抗PD-L1抗体增强肿瘤治疗效果的研究

目的探讨诊断类放射性核素^(99m)Tc标记的多肽精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸(RGD)对肿瘤免疫微环境的调控作用以及联合抗程序性死亡受体配体1(programmed death-ligand 1,PD-L1)抗体增强抗肿瘤治疗的效果。方法采用流式细胞术对肿瘤细胞的PD-L1表达水平进行检测,采用单光子发射计算机断层显像(single photon emission computed tomography,SPECT)评估^(99m)Tc-RGD在MC38肿瘤鼠中的分布情况,采用^(99m)Tc-RGD联合抗PD-L1抗体对MC38肿瘤鼠模型进行治疗,评价其抗肿瘤治疗效果。结果经^(99m)Tc-RGD诱导后,CT26、MC38、4T1和B16F10肿瘤细胞表面的PD-L1表达水平均显著上调,差异具有显著统计学意义(P均<0.01);以MC38肿瘤鼠为模型,对其注射^(99m)Tc-RGD并进行SPECT显像,结果显示存在明显的肿瘤摄取;^(99m)Tc-RGD联合抗PD-L1抗体治疗MC38肿瘤鼠模型的研究结果表明,不同的给药剂量和时间窗可对联合治疗效果产生显著影响,18.5 MBq或37 MBq^(99m)Tc-RGD联合抗PD-L1抗体在间隔4 h时间窗时产生最佳治疗效果。结论^(99m)Tc-RGD可诱导肿瘤细胞表面PD-L1表达水平上调,联合抗PD-L1抗体可增强抗肿瘤治疗效果。

放射性药物联合免疫检查点抑制剂协同抗肿瘤研究新进展

靶向放射性核素治疗诱导DNA双链断裂,激活cGAS-STING通路、NF-κB/IRF3通路和STAT1/3-IRF1通路,上调程序性死亡受体配体1(programmed death-ligand 1,PD-L1)的表达,促炎细胞因子、CD8^(+)T细胞及CD4^(+)T细胞在肿瘤中浸润增加,为免疫检查点抑制剂治疗提供了有利的免疫原性微环境。联合治疗使得正向调节免疫反应的记忆效应T细胞、M1型巨噬细胞及树突状细胞浸润增加,免疫抑制性的调节性T细胞、M2型巨噬细胞及髓源性抑制细胞下调,部分小鼠肿瘤完全缓解并产生免疫记忆。值得注意的是,放射性诊断药物2-[^(18)F]FDG联合PD-L1抗体治疗也可调控免疫微环境,显著提高疗效。本文主要综述目前典型的放射性药物联合免疫检查点抑制剂协同抗肿瘤治疗策略,并强调联合治疗时间窗以及不同的治疗组合可能改善治疗效果,提出诊断放射性药物联合免疫治疗有望成为一种新的肿瘤治疗范式,或将成为未来研究的重要方向。

荧光碳量子点在生物医学研究中的前沿进展

荧光碳量子点作为一种特殊的量子点,具有卓越的荧光性能以及可调控的表面化学性质,在生物成像、疾病诊断和治疗等生物医药领域中备受瞩目。基于近期的文献报道,详细介绍和总结了碳点在医药领域中的应用及其相关机制和特性。概述了碳点在生物医药应用中所面临的挑战,并提出了潜在的解决方案。最后,对未来的研究方向提出了建议,以期进一步拓展碳点在生物医药领域中的应用范围,为医学领域的创新和发展提供理论依据。

诊断用放射性药物研究现状与展望

以放射性药物为基础的单光子断层扫描(SPECT)和正电子断层扫描(PET)已成为十分有效的诊断手段,可在分子水平反应活体功能和代谢过程。放射性药物的研发也为分子影像和核医学的发展提供了强有力的保障。国内放射性药物的研究已有坚实的基础,并且不断探索新的领域。本文介绍了近几年中国诊断用放射性药物领域的最新研究进展,对今后一段时期内中国放射性药物的发展进行了展望,并提出了加强加速器放射性核素开发、放射性药物研究等方面的建议,更好地为人类健康事业服务。

基于SPECT和PET的免疫成像技术研究进展

分子影像技术创新研究促进了体内免疫系统跟踪技术——免疫成像技术的发展,可实现对免疫细胞和免疫分子定位及其功能进行实时成像及无创可视化监控,协助评价免疫治疗的效果,并已成为免疫治疗中一个重要的新兴检测模块。目前,体内免疫成像技术的研究与应用仍处于初步阶段,本综述概述了近年来SPECT和PET成像方式用于免疫监测的研究进展,为未来免疫影像学新技术的发展和应用提供指导。

新型^(18)F标记心肌灌注显像剂的PET显像实验研究

目的:通过初步动物实验,评价4-氯-2-叔丁基-5-[[6-[[4-(2-氟-18F-乙基)-1H-1,2,3-三唑-1-基]甲基]-2-吡啶基]甲氧基]-3(2H)-哒嗪酮(18F-FPTP2)用于心肌灌注发射型正电子断层显像(PET)的可能性。方法:采用18F-F-取代OTs前体的方法进行标记,通过HPLC非梯度洗脱进行纯化,并通过HPLC确认标记化合物结构。中华小型猪经静脉注射18F-FPTP2(37MBq/15 kg),并于注射后2 min、10 min、20 min、30 min、40 min、50 min和60 min分别进行PET/CT扫描。结果:18F-FPTP2制备的总时间为70 min,未校正的放化产率为(25±7.2)%,放射化学纯度>98%。PET研究表明,18F-FPTP2在中华小型猪中的心肌摄取随时间的延长而增加,靶器官与非靶器官比值亦随之增加。注射后2 min,心和(或)肝以及心和(或)肺放射性摄取比值分别为0.65±0.10和3.47±0.29。注射后60 min,心和(或)肝以及心和(或)肺放射性摄取比值分别为0.92±0.13和9.28±0.77。结论:18F-FPTP2能够被心肌组织摄取而显影清晰,但心和(或)肝放射性摄取比值需要进一步提高。

孕激素受体靶向的放射性药物研究进展

分子显像技术主要有核医学显像技术、磁共振技术、光学显像技术、超声技术等。相比其他的显像技术,核医学显像技术能够显示代谢、功能和形态学信息,具有灵敏度高和可定量等优点,可在分子水平更早的发现病变。本文从单光子和正电子类显像剂的角度综述了近年来孕激素受体靶向的放射性药物研究进展及其用于诊断孕激素受体阳性乳腺癌的研究。

新型碘油制剂及肝癌介入治疗研究进展

碘油因其特异性滞留于肝细胞癌组织的性质已成为肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)患者介入治疗最常用的栓塞剂。以碘油为载体,混合各类抗肿瘤药物制备成的新型碘油药物乳剂用于中晚期肝癌介入栓塞治疗的策略已得到临床广泛研究应用。但是不同碘油药物乳剂的适应症和疗效存在较大差异,并且目前碘油乳剂普遍存在着稳定性能不佳的难题,限制了碘油乳剂在HCC介入治疗中的发展和应用。科学选用碘油药物乳剂及增加碘油乳剂的稳定性将是提高中晚期肝癌介入栓塞治疗疗效的关键。对碘油联合药物的种类以及增加碘油乳剂稳定性的相关方法进行综述,为临床实践提供参考。

光声/超声双模态成像技术在生物医学中的新进展

随着激光技术、计算机技术与图像处理分析技术的飞速发展,单一模态的医学影像技术正向一体化、多模态及跨尺度影像技术进行革命性转变。多模态影像技术不仅可以实现对同一生物体进行多角度、多参数及分子层面的结构与功能综合特征信息的提取,而且可以弥补单一模式存在的局限性与不足,从而提高疾病早期检测的准确性,为患者提供更加经济合理、精准有效的诊疗方案,对提高人们的生活质量具有非常重要的临床意义。本文重点阐述目前光声/超声双模态成像技术在生物医学以及脑相关疾病中的应用及新进展,系统讨论了该双模态融合技术在未来生物医学领域中的发展前景。

磁纳米分子影像探针研究热点与挑战

近年来,磁纳米材料在分子影像领域的应用得到科研人员的广泛关注。常用的磁性纳米探针是超顺磁性氧化铁颗粒(SPION),它具有较好的水质子横向弛豫时间(T2)弥散加权核磁共振成像造影剂的性能。通过对SPION制备及表面修饰进行改进,使纳米颗粒具有磁共振造影功能和干细胞标记、药物/基因递送的功能。综述了SPION兼具影像探针和磁共振成像可视化治疗方面的功能。虽然已有多种磁纳米材料进入临床研究,但结合当前研究瓶颈以及纳米药物制备方法的发展,制备造影效果较好、药物生物相容性较高、具有靶向性及临床转换潜力较强的SPION是新一代磁纳米探针研究亟需解决的问题。

氟-18标记的吡啶基哒螨灵类似物的合成及生物性能

目的设计并合成一种氟-18标记的哒螨灵类似物:4-氯-2-叔丁基-5-[[6-[[4-[2-[2-[2-氟[18F]乙氧基]乙氧基]乙氧基]-1H-1,2,3-三唑-1-基]甲基]-2-吡啶基]甲氧基]-3(2H)-哒嗪酮([18F]FPTP-P3),并评价其用于心肌灌注显像的可能性。方法采用[18F]F-取代OTs前体的方法进行标记,通过稳定性研究、脂水分配系数测定、生物分布实验等手段对标记物进行评价。结果 [18F]FPTP-P3的总制备时间为70～90 min,校正后的放化产率为36±5.6%,放化纯>98%。[18F]FPTP-P3为脂溶性化合物,在水溶液中可稳定放置3 h以上。生物分布实验结果显示,[18F]FPTP-P3在小鼠心肌具有一定的初始摄取,且肝部清除较快,但其心肌滞留较差。结论 [18F]FPTP-P3不具有用于心肌显像的潜力。

生物膜纳米载药系统在肿瘤免疫治疗中的应用进展

目的:综述生物膜纳米载药系统在肿瘤免疫治疗中的应用,为肿瘤免疫治疗的纳米药物设计及临床转化提供思路。方法:以"肿瘤免疫治疗""生物膜纳米系统""药物靶向递送""抗原递呈""纳米载体""肿瘤疫苗""Tumor immunotherapy""Bionic membrane nanosystems""Drug targeted delivery""Antigen presentation""Nano carrier""Tumor vaccine"等为中英文关键词,在中国知网、万方数据、PubMed、Elservier、SpringerLink等数据库中组合查询2000年1月-2019年10月发表的相关文献,总结生物膜纳米载药系统在肿瘤免疫治疗中的应用。结果与结论:共检索到相关文献379篇,其中有效文献52篇。生物膜纳米系统在免疫刺激性细胞因子(利用细胞膜磷脂双分子层内疏水外亲水的特性,形成天然的载药空腔负载化疗药,同时利用细胞膜表面的功能性蛋白对免疫刺激因子的吸附作用,以达到化疗和免疫治疗的协同作用)、单克隆抗体[如用红细胞膜包被抗人端粒酶逆转录酶(hTERT)的单克隆抗体(mAb),以增加抗体类生物药物在体内的长效循环和细胞摄取]、免疫检查点抑制剂(将PD-L1表达在293T细胞膜上,有助于打破树突状细胞的免疫沉默)、肿瘤疫苗(利用肿瘤细胞自身细胞膜包裹免疫佐剂,获得伪装后的仿生纳米疫苗,以刺激T细胞的增殖和免疫应答)等肿瘤免疫治疗策略方面均具有重要的应用。生物膜纳米载体能够有效保护免疫相关细胞因子、单克隆抗体和免疫检查点抑制剂的生物活性,并通过肿瘤细胞细胞膜和免疫细胞细胞膜等生物膜表面特殊的理化性质实现药物的靶向递送和肿瘤微环境的刺激,提高肿瘤免疫治疗效果。

靶向成纤维细胞激活蛋白四聚体放射性探针的构建及其在荷瘤裸鼠中的诊疗一体化研究

目的制备靶向成纤维细胞激活蛋白(FAP)的四聚体探针1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA)-4P[FAP抑制剂(FAPI)]4,评价其在FAP表达阳性荷瘤裸鼠模型中的生物分布和PET显像,并探讨其用于FAP阳性肿瘤治疗的可行性。方法基于FAPI-46单体结构在4个FAPI活性基团之间各加入4个微型聚乙二醇(PEG)(PEG_(3)),构建靶向FAP的四聚体探针4P(FAPI)4,并经螯合剂DOTA偶联完成四聚体探针的^(68)Ga和^(177)Lu标记。通过体外细胞实验鉴定四聚体在体外对FAP结合性能。在FAP表达阳性的HT-1080-FAP荷瘤裸鼠模型中进行小动物PET显像和生物分布实验,并行核素靶向内照射治疗的实验研究(共39只)。肿瘤摄取数据比较行两独立样本t检验分析;核素治疗中肿瘤体积数据的比较采用重复测量方差分析。结果细胞体外实验显示,DOTA-4P(FAPI)4和单体FAPI-46的半数抑制浓度值相似(3.29和2.15 nmol/L)。PET显像及生物分布数据显示,^(68)Ga/^(177)Lu标记的FAPI四聚体具有高度靶向FAP的特异性,且较其单体FAPI-46具有更高的肿瘤摄取及更持久的瘤内滞留时间:注射后48 h^(177)Lu-DOTA-4P(FAPI)4和^(177)Lu-FAPI-46肿瘤摄取分别为(18.72±1.32)与(2.72±1.20)每克组织百分注射剂量率(%ID/g)(t=15.55,P<0.001)。在核素治疗实验中,^(177)Lu-DOTA-4P(FAPI)4较^(177)Lu-FAPI-46和对照组(100μl生理盐水注射)显示出更好的抗肿瘤治疗效果:在治疗开始后第2天,四聚体治疗组肿瘤体积明显小于对照组(平均值差值67.19 mm^(3),P=0.049);在治疗开始后第14天,四聚体治疗组肿瘤体积明显小于单体治疗组(平均值差值414.33 mm^(3),P=0.005)。结论与FAPI-46相比,FAPI四聚体DOTA-4P(FAPI)4在肿瘤摄取和滞留方面均有较大幅度的提升,^(177)Lu-DOTA-4P(FAPI)4有望成为一种有前景的放射性药物应用于FAP阳性肿瘤的核素内照射治疗。

工程化蛋白纳米笼探针在肿瘤分子影像中的应用

开发具有高特异性、高灵敏度、低毒性的影像探针是推动肿瘤分子影像技术发展的核心。天然表达纯化的蛋白纳米笼作为一种能够在生物体内外自组装形成特定笼状结构的纳米粒子,具有粒度高度分散均一、优良生物相容性和生物可降解性以及工程化改造方法简单多样等优势,已被广泛应用于开发各类肿瘤分子影像探针。该文从天然蛋白纳米笼的种类和特性、工程化改造方法以及其在肿瘤分子影像的应用几个方面来综述其研究进展。