干细胞检测“花样翻新”——分子影像技术正在兴起
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干细胞治疗逐渐成为治疗心脏疾病的新方法。然而,由于传统技术方法的限制,难以对干细胞治疗的长期获益和不良影响进行可靠评估。近年来,分子影像技术迅速发展,因其可高通量进行分子和细胞水平检测,及其具有良好的可重复性和定量性的特点逐渐引起人们关注。它为以非侵入性方式进行体内移植细胞示踪,以及研究干细胞对移植宿主的生理作用提供了极大可能。
分子影像可广泛地定义为:活体内对生物过程进行细胞和分子水平的鉴定和定量。成像需要4个基本条件:
1. 有高亲和力的探针;
2. 分子成像探针能穿透生物屏障,如血管结构和细胞膜等;
3. 有探针信号放大系统;
4. 有快速敏感和高分辨率的成像技术。
各项分子影像技术分列如下。
放射性核素成像
单光子发射计算机断层扫描(SPECT),以及正电子发射断层扫描(PET)成像技术可提供放射标记的细胞或组织结构高分辨率显影。但大多数放射性核素半衰期较短,成像时间只能维持在移植标记细胞后的数小时或数天,不能重复进行长期示踪和细胞存活检测。此外,细胞对核素的吸收和分布不均匀,无法通过信号的强弱来进行准确的细胞定量。
磁共振成像
磁共振成像(MRI)的优势在于能提供高空间分辨率成像,并能和临床研究紧密结合。MRI探针半衰期长,可在较长时间内重复检测。但其敏感性低,需要一定数量的标记细胞才能产生检测信号。另一个主要缺点是细胞对造影剂的吸收和分布不均一,导致难以通过信号强度准确进行细胞定量。此外,细胞分裂时磁共振探针被稀释,减弱了检测细胞增殖的能力。
报告基因成像
报告基因成像,包括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或MRI 等进行成像和信号记录。
报告基因成像技术与其他显影技术相比有独特之处:①由于报告探针信号的累积需要细胞表达报告基因,所以可以用于检测细胞活性;②报告基因整合入细胞基因组,在细胞整个生命周期内都会被表达;③报告基因可通过细胞分裂传给子代细胞,从而可以检测细胞增殖水平;④可同时导入多个报告基因,进行不同方式显影,或者结合特异启动子或增强子,进行组织特异性的表达或可控的基因激活或关闭,从而对分子信号通路和细胞分化过程进行精细的研究。
心脏修复的细胞治疗正经历着从基础科学研究向临床应用的快速转变,很可能成为治疗心血管疾病的有效方法。然而,由于现有的研究方法缺少统一性,对于如何对细胞进行修复、最佳细胞类型和导入细胞方法,以及如何选择适合进行细胞移植治疗的患者等问题仍不十分明确。处于研究阶段的分子影像学技术,被证明在进行移植干细胞显影和示踪研究的过程中是较为实用,甚至是必要的。, http://www.100md.com