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1、,肿瘤细胞凋亡 放射性探针研究进展,复旦大学附属肿瘤医院核医学科 章英剑,细胞凋亡的意义,细胞凋亡是在生理或病理状态下，经过一系列基因调控而发生的细胞程序性死亡。细胞凋亡与多种疾病的发生有关，并在疾病的早期诊断、治疗监测和预后中有着重要的作用。细胞凋亡异常在肿瘤发生、发展过程中起重要作用，并影响肿瘤转移及预后。许多化疗药物及放射治疗就是通过使靶细胞发生凋亡而发挥作用。,细胞凋亡的途径,死亡受体途径（外源性途径） 死亡受体是细胞膜上的一种能与相应配体特异性结合的受体，能够通过一系列基因调控启动细胞凋亡程序，最终导致细胞死亡。死亡受体与其配体结合后通过其它多种分子的共同作用相继激活一系列caspa
2、ses。 线粒体途径（内源性途径） 在凋亡诱导因素的作用下，细胞色素C等物质被从线粒体释放到胞浆中，在相关因子协同下，相继激活各种caspase。 Caspases：半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶(cystein aspartic cidspecific proteases) 。8、 9是 “启动者”， 3、 6和7是“执行者” PS：磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine） 凋亡的早期特征主要有PS外翻、Caspases激活、线粒体膜电位改变等，各种分子探针均主要针对这些特征。,细胞膜上磷脂分布不对称性 内膜：磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine，PS）和磷脂酰乙醇胺
3、外膜：磷脂酰卵磷酯和鞘磷脂 细胞凋亡时PS分布：内膜 外膜 膜联蛋白（主要代表物是Annexin 、Annexin B1等）能和PS特异性结合,Blood，1997;89:112132,细胞凋亡的检测方法,非肿瘤 肿瘤 细胞 模型 处死后获取标本 活体显像,细胞凋亡的病理检查,细胞固缩、染色质浓集、凋亡小体形成及细胞核DNA规律性降解为主要特征，通常不会产生炎症反应。,小动物活体显像方法,From Siemens and Dr. Wu Zhanhong,小动物活体分子影像学方法比较,光电倍增管,晶体,准直孔,小动物PET/CT 介绍,小动物 PET/CT 高分辨、高灵敏,Annexin 国内外
4、研究动态,正电子核素（PET显像） ： 碳11C、氟18F、铜64Cu、碘124I、锝94mTc等 单光子核素（SPECT显像） ： 镓68、67 Ga、碘123I、碘125I、碘131I、铟 111In、锝99mTc 等 标记方法 直接标记： 间接标记：通过中间物 N2S2、HYNIC、MAG3、 iminothiolane、 EDDA、 EC、MBP、 tricarbony、 SDH、BTAP等,凋亡研究模型和诱导方法- 99mTc-HYNIC-AnxV,Apoptosis was induced in isolated human PMNs by incubation in 2% sal
5、ine for 17 22 h at 37 Abscesses were induced in mice by intramuscular injection of bacteria or turpentine,Penn DL, et al.Apoptotic abscess imaging with 99mTc-HYNIC-rh-Annexin-V. Nucl Med Biol. 2010 Jan;37(1):29-34.,结扎血管，缺血后再灌注 心肌梗塞凋亡模型 肾脏梗塞凋亡模型 化疗 麻醉发育期大脑 脑凋亡模型,脑凋亡模型,On postnatal day 7, rat pups in
6、the experimental group were exposed to six injections of ketamine (20 mg/kg at 2-h intervals)。 On postnatal day 35, 37 MBq of 18F-annexin V. The uptake of 18F-annexin V was significantly increased in the ROI of ketamine-treated rats. Additionally, the duration of annexin V tracer washout was prolong
7、ed,99mTc-Hynic-rh-Annexin V在肿瘤疗效检测中的应用 来源：In vivo imaging of apoptosis by 99mTc-Annexin V scintigraphy:visual analysis in relation to treatment response Kartachova M, Haas RLM, Olmos RAV，et.al Radiotherapy and Oncology 72 (2004) 333339,女，60y，NHL伴左颈部淋巴结肿大，放疗后明显好转。 A 治疗前，明显淋巴结肿大（白箭头） B为放疗1月后，淋巴结明显缩小 C
8、和D示治疗前及治疗后早期99mTc-Hynic-rh-Annexin V SPECT检查图像，可见淋巴结对显像剂的摄取明显增加（黑箭头） E和F为SPECT/CT融合图像，见淋巴结、唾液腺和颈椎脊髓摄取。,男，26y，口咽癌，同期放化疗后部分好转。 A为治疗前MR，示舌根部肿块 B为治疗后3月MR，肿块明显缩小（白箭头） C和D治疗前及治疗后早期99mTc-Hynic-rh-Annexin V SPECT检查图像，可见肿瘤对显像剂的摄取明显增加（黑箭头） E和F为SPECT/CT融合图像，可见肿瘤和颈椎脊髓摄取显像剂,男，47y，NHL，左侧腹股沟巨大软组织肿块，低剂量放疗后(22 Gy)效果
9、不明显。 A为治疗前，示左侧腹股沟明显肿块 B为治疗后1月，示肿块无明显变化。 C和D治疗前及治疗后早期的99mTc-Hynic-rh-Annexin V SPECT检查图像 E和F为SPECT/CT融合图像，肿瘤在治疗前后仅轻度摄取显像剂,99mTc-Hynic-rh-Annexin V在神经系统疾病检测中的应用 来源：99mTc-HYNIC-annexin V SPECT imaging of acute stroke and its response to neuroprotective therapy with anti-Fas ligand antibody Blankenberg
10、FG, Kalinyak J, Liu L，et.al European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging Vol. 33, No. 5, May 2006,中风病人发作后2（3）天DWI （上排）和 99mTc-HYNIC-annexin V SPECT（下排）大脑右侧颞叶、顶叶、枕叶的成像比较。DWI图像可见弥漫性均匀高信号区； SPECT图像可见同一区域不均匀的放射性摄取，脉络丛中央为血池显像。,同一病人中风发作后3天（急性期）与1个月后（慢性期）99mTc-HYNIC-annexin V SPECT成像的比较，可见右颞叶
11、病灶在3天后放射性摄取较高，一个月后基本消退。,脑梗死病人发作后1（2）天DWI和99mTc-HYNIC-annexin V SPECT显像的比较。DWI图像上可见右侧枕叶和左侧小脑半球弥漫性高信号区域（黑箭头），相应区域可见99mTc-HYNIC-annexin V 摄取增高。,Annexin B1,膜联蛋白家族的一个新成员，由我国科学家孙树汉教授等首先克隆成功的。同Annexin 有较为类似的性质。国内已用99mTc标记，利用SPECT初步评价了 99mTc-HYNIC-Annexin B1 99mTc -Annexin B1 用于凋亡显像的可行性，获得较为满意的结果。但国内外还没有用18
12、F标记Annexin B1的研究报道。,18F-SFB-Annexin B1,合成标记、分离纯化和质量控制,体外稳定性,异常毒理,抗Fas抗体诱导后体外结合率(Annexin V流式细胞分析验证),药代动力学和代谢分析,正常生物分布,结扎肾动脉，PET/CT凋亡显像(HE、 TUNEL分析验证),本科的研究途径与方法,18F-SFB- Annexin B1 制备（1）,11 MeV 回旋加速器,富氧水（H218O） 18F离子,（p,n）反应,18F-SFB- Annexin B1 制备（2）,用进口和自制合成仪 制备18F-SFB QMA柱上的18F离子被含K222和 K2CO3的乙腈水溶液
13、洗脱 蒸干，加入SFB标记前体4-三甲基胺苯甲酸乙酯三氟甲基磺酸盐（DMSO） 水解、酸化，C18柱分离，在无水乙腈淋洗下进入自制合成设备 蒸干，加入O-（N-琥珀酰亚胺）N,N,N,N-四甲基脲四氟硼酸盐(TSTU) 加热，酸化，稀释，过柱，过滤,18F-SFB- Annexin B1 制备（3）,18F-SFB标记Annexin B1蛋白 18F-SFB被吹干后，加入Annexin B1/BBS 液标记、振荡、洗涤、浸洗、过滤得到18F-SFB-Annexin B1,18F-SFB- Annexin B1,标记物放射化学纯度高 与凋亡诱导细胞结合率高,18F-SFB- Annexin B1 显像,PET/CT,凋亡诱导肾显像、TUNEL、HE染色,Acknowledgements,张勇平 副研究员 王明伟 博士 加速器组张建平、刘红霞、高志麒 医生组程竞仪、徐俊彦、杨忠毅 医生组朱蓓玲、施伟、胡四龙、周敏 学生赵庆 本院病理科、乳腺癌中心实验室和复旦放医所 无锡江苏原子医学研究所 西门子公司 等,谢谢各位 欢迎指正,