哈佛医学院分子影像研究中心主任谈分子影像学

生物谷

    在今年早些时候由美国国立生物医学影像和生物工程研究所举办一次研讨会上，哈佛医学院/麻省总医院分子影像研究中心主任Ralph  Weissleder作了专题讲座，题目是“Imaging  Molecules:  The  Promise  of  Preemptive  Medicine”，这里的Preemptive  Medicine，与分子医学或个性化医学等名词的含义相当，也就是在疾病产生前即实施干预或治疗的医学。

    他说，分子医学的进一步发展，必须依靠生物影像技术的进一步发展，必须依靠定量分析技术的发展，必须依靠化学探针技术的发展，同时，另外2大技术的支持也不可或缺，这就是纳米技术和基因排序技术。

    Weissleder称，目前的生物影像技术，3D成像，是细胞和亚细胞水平显像（即分子影像学）技术的前奏，分子影像学能够使我们揭示出体外技术无法显示出的生物学。

    他称，分子影像技术进展最大的一个领域便是建立在激光技术基础之上的光学成像技术，这之中有荧光分子层析（FMT），也有人称这种技术为光学PET。经过5到7年的开发，这种技术现在已经完全定量化，空间分辨率达到了0.5mm，为了使FMT得到实际应用，Weissleder及同事研究出对肺癌特殊敏感的蛋白酶探针，用于早期肺癌检测。

    该技术在准确性上可与蛋白质印记技术相媲美，具有无需活检即可确诊的能力。目前，他们正在投入大量资源进行FMT/CT融合成像设备的研制，他说这种设备将在生物医学研究中产生巨大影响。

    术中成像方面，他所在的实验室已经开发出能够用于显微成像的光纤（fiber  optic），在直径不到300微米的光纤上携带了透镜。

    他说，采用这种设备，通过将荧光蛋白物质黏附到淋巴细胞后，能够对T淋巴细胞显像，能对老鼠的某些肿瘤进行基因显型研究。

    在讲座中，Weissleder还介绍了他们开展分子影像技术介入治疗的情况。例如癌前病变的检测上，他们采用具有荧光素染色能力的纳米物质给不同的细胞染色，使医生能够在检查时发现癌前病变，并予以治疗。

    他们采用波长在800~900  nm的近红外光进行诊断，在肿瘤吸收了荧光染料并显影后，采用另外波长的光波进行切除治疗。  他称，由于采用了纳米材料，这种技术比最好的光动剂要好出百倍。

    Weissleder及其同事已经成功地将多种化学物质塞入纳米颗粒，制成非常小的化验仪器，由于许多生物指标存在于血液中，因此，具有传感功能的纳米颗粒的应用引起了大家极大的兴趣。

    然而，任何能够读出这些纳米化验仪器的技术在敏感性上必须大大超出现有的技术水平，必须简单易用，能够升级，如果要对临床医学产生影响，则须具备能同时检测DNA、蛋白质、代谢产物和药物的能力。

    目前，很少有能够同时检测这些项目的研究苗头，但他在发言中，认为磁共振技术具有完成这种任务的潜力。他介绍说，应用磁共振技术时，采用纳米粒子近端检测（nanoparticle  proximity  assay），测量磁性纳米物质周围水蛋白质的T-2驰豫时间，他称，5年前他们观察到一种现象：当纳米粒子的组织结构发生变化后，会对周围的水分子产生不同影响，这些可被测量出的磁性纳米粒子的效应能够影响到数以十亿计的水分子。

    Weissleder说，测量出这种效应并不需要使用当今动辄数以百万美元的仪器，他认为，手持影像系统或能显像的芯片才是大家所需。他说，在他们实验室，能检测出此种效应的自制仪器费用在5美元，芯片是3厘米长，而磁体的费用只用了100美元，使用的是玩具商店都能买到的磁体。

    他们这种仪器达到了能够检测1毫升液体中一个细菌的敏感程度，对哺乳动物血液标本中仅存的单个癌细胞也能检测出来。

    他称，未来，完全可以做到只取病人一滴血，一分钟左右即可化验出各种标志物，他还认为，这项技术的发展速度得非常快，还可将具有这种能力的仪器放入到癌症病人体内，动态监测肿瘤标志物。