小型动物及的应用

小型动物PET及PET/CT应用十分广泛，报道的文章较多，主要有两大方面，一是对正常生物过程的研究，主要有功能基因的探测、反义显像、蛋白质的表达、功能受体显像、药物代谢动力学及细胞信号的传导等。二是对疾病生物过程的研究，主要有致病基因的筛选和表达、抗肿瘤免疫监测、抗肿瘤药物的筛选与疗效评估、肿瘤生物模型的观察等。小型动物PET及PET/CT应用方面有如下几个特点：①新的研究靶标，如基因、蛋白质、酶、受体等；②多种探针的试用，寻找特异性探针，完成临床前期筛选；③多学科交叉，应包括分子生物学家、药学家、物理学家、信息学家及影像专家等共同协作（图6-31）。

图6-31　正常大鼠FDG microPET/CT成像

A.microCT；B.microPET；C.融合图像

下面对目前最新的应用进行举例讲解。

美国Tennessee大学的James Avenell用microPET/CT评价K-562骨髓瘤小鼠在治疗和未经治疗的肿瘤生长和血管化情况。目的是在临床前用非侵入性方法在活体内评价治疗与未治疗的小鼠恶性肿瘤细胞生长的情况及其对治疗的反应，将microPET/CT作为临床前期向临床过渡的重要工具。9只小鼠在双侧腋部接种了肿瘤细胞的悬浊液，在肿瘤生长的10d内，9只中有5只进行抗肿瘤药物治疗（imatinib mesylate），另4只未经治疗。在第10天利用microPET/CT对肿瘤的生长情况进行评估。先用2%的异氟烷和1L氧气麻醉小鼠10min，然后经尾静脉注射225μCi的 FDG。小鼠被放置在含有2%的异氟烷和1升氧气的小盒子内45min，在45min的时候注射CT对比剂（Fenestra VCTM）。先进行microPET扫描，然后进行microCT扫描，PET数据采用OSEM3DMAP算法重建，microCT显示矩阵为2048×3072，像素大小约为0.077mm/pixel。结果显示，microPET/CT可以提供1mm至70μm分辨率的图像。图像经配准后进行双模式的融合。CT图像可以分辨出在未经治疗小鼠肿瘤周围75μm的浸润血管，肿瘤的体积和浓聚程度可以进行量化测量，结果表明治疗是有效果的。作者得出结论认为在临床前期在活体内利用微影像技术可以观察到恶性肿瘤细胞的生长情况和血管化情况，进而可以量化评估肿瘤对治疗的反应。

胃泌素释放肽受体（GRPR）在人类各种肿瘤中都有过度表达的现象，美国 Stanford大学利用microPET对前列腺癌中GRPR的过度表达进行了研究，在前列腺癌的大鼠动物模型上利用18F标记的铃蟾肽类似物在PET上对GRPR进行显示。主要方法为18F标记两种铃蟾肽：赖氨酸铃蟾肽[Lys3]BBN和氨基己酸铃蟾肽Aca-BBN，在碱性条件下两种铃蟾肽再与18F-SFB（N-succinimidyl-4-18F-fluorobenzoate）相互作用，形成两种示踪剂18F-FB-[Lys3]BBN和18F-FB-Aca-BBN，并按不同的示踪剂建立各自的实验组。两种示踪剂的受体亲和性在人类前列腺癌细胞（PC-3）中进行测试。PET主要评估两种示踪剂的内陷和溢出。动态microPET影像研究皮下荷瘤无胸腺小鼠的两种示踪剂的生物学分布，进而表明肿瘤-靶效应和两种示踪剂在活体内的动力学。结果表明，放射性示踪剂的血流动力学在开始的（150±20）min内放射性示踪剂在血液和肿瘤组织中基本保持稳定，然后在肝脏、肾脏和尿液中迅速降解。两种示踪剂迅速从血液中清除，18F-FB-[Lys3]BBN主要从肾脏排泄，18F-FB-Aca-BBN从胆汁和肾脏排泄。动态microPET显示在所有的时间点上，肿瘤摄取18F-FB-[Lys3]BBN明显高于对18F-FB-Aca-BBN的摄取，18F-FB-[Lys3]BBN受体特异性由肿瘤细胞对该示踪剂摄取的封闭作用而得到证明，而肿瘤细胞对18F-FB-Aca-BBN没有封闭作用。最后的结论指出，该研究证明18F-FB-[Lys3]-BBN PET适合鉴别活体内GRPR阳性的前列腺癌患者。这项研究利用受体与示踪剂的特异性对受体表达情况进行了研究，这是一种在活体内、非侵入性显示受体的最佳方法。

以色列和美国科学家对卒中后神经细胞的凋亡进行了研究。卒中患者中，神经细胞的凋亡在神经细胞的损失中占有重要地位，认为分子影像学在卒中后治疗及新治疗方法的筛选中具有重要意义。目前，还没有一种令临床满意的，用来显示脑细胞死亡的工具。这样的工具能够帮助临床医师对患者进行选择，以避免溶栓治疗造成的潜在危险性，同时可以评估神经保护治疗的效果。他们设计了一种低分子量化合物ApoSense，它可以在脑细胞早期死亡过程中鉴别出凋亡细胞，因其能对凋亡细胞具有靶向性和在凋亡细胞内聚集。科学家们利用18F-ML-10（18F-methyl fluoropentylmalonate，分子量206）在脑卒中的活体模型中对死亡细胞进行显像。具体方法如下：先进行活体外实验，证明3H标记的ML-10能够进入因大脑中动脉栓塞而造成的鼠脑缺血Jurkat凋亡细胞。用18F标记ML-10获得成功，在脑缺血后24h静脉注射示踪剂，之后行microPET显像。研究可以显示踪剂的生物学分布，同时对脑组织切片进行磷光显影和组织病理学分析。活体外实验显示，凋亡的Jurkat细胞对3H-ML-10摄取非常显著，同时也观察到这种摄取可以被半胱天冬酶完全抑制，这证明ML-10在细胞凋亡的过程中具有很高的敏感性。PET卒中模型显像清楚显示了在缺血脑半球中3H-ML-10摄取明显增加，在对侧则相反。生物学分布的研究显示，示踪剂会集中在梗死区域，从血中被清除。拟检查区分析显示，缺血区放射性浓聚程度是对侧的6～10倍。18F-ML-10的摄取与组织病理学有很好的相关性。科学家们认为，这是第一次进行活体内细胞凋亡的显像，microPET可以利用18F标记的小分子量的探针，来进行临床评估以确定治疗方法。