单分子免疫成像

在中心法则崩溃后的混乱中，作为一项分析分子功能的技术——单分子成像备受关注。为发挥这项革新技术的威力，日本遗传研究所教授，理化深感空气 研究小组负责人德永万喜洋选择了免疫作为研究的领域，并取得了成果。     

超声分子成像的研究进展

超声成像无创、无放射性、低成本、实时成像的优点,使其成为目前世界上应用最广的成像手段之一。特别是超声造影剂引入之后,超声成像的图像分辨率和灵敏度得到了大大提高,使超声成像在临床上得到了进一步应用。近年来,随着分子生物学和超声成像技术的不断发展,人们提出了"超声分子成像"的概念。它是一项结合了分子靶向造影剂和超声影像技术的能在分子水平下观察病理变化的新兴技术,目前这一技术还处于研究初期阶段。但大量临床前的研究成果已表明超声分子成像在诊断血管生成、炎症和血栓三种疾病具有很大应用前景。本文主要综述了目前常用超声造影剂的种类以及超声分子成像技术的研究现状,并对该技术进行了讨论和展望。     

超声分子成像的研究进展

超声成像无创、无放射性、低成本、实时成像的优点,使其成为目前世界上应用最广的成像手段之一。特别是超声造影剂引入之后,超声成像的图像分辨率和灵敏度得到了大大提高,使超声成像在临床上得到了进一步应用。近年来,随着分子生物学和超声成像技术的不断发展,人们提出了＂超声分子成像＂的概念。它是一项结合了分子靶向造影剂和超声影像技术的能在分子水平下观察病理变化的新兴技术,目前这一技术还处于研究初期阶段。但大量临床前的研究成果已表明超声分子成像在诊断血管生成、炎症和血栓三种疾病具有很大应用前景。本文主要综述了目前常用超声造影剂的种类以及超声分子成像技术的研究现状,并对该技术进行了讨论和展望。     

超声分子成像：机遇与挑战

随着分子生物学、蛋白组学、基因组学、计算机工程学等学科的不断进步,交叉融合,分子成像逐渐登上历史的舞台,成为研究热点。而超声分子成像随之迅猛发展,近年来超声微泡制备技术的成熟和超声造影检查技术的不断进步,超声造影不再局限获取组织的血流灌注信息,而是逐渐成为特异性的超声分子成像。目前使用超声对比剂研究分子成像和靶向治疗仍处于初级阶段。但是,各种分子成像技术的不断革新和发展,超声分子成像面临着重大的挑战,而在挑战背后同样面临着难逢的机遇。超声医学和分子生物学的迅猛发展,超声分子成像必将成为诊断和治疗疾病的新的手段和方法。超声造影剂仍有许多未能解决的问题,像如何延长微泡的半衰期、如何增强微泡的敏感性和特异性,如何增强目的基因的表达,如何处理组织损伤和高频超声之间的关系等问题,但是如果能解决这些问题,超声造影在现代医学的诊断和治疗中将起到重要的作用。现将超声分子成像综述如下。     

EGFR靶向的PET/SPECT分子成像研究进展

恶性肿瘤的发病率及死亡率逐年递增,分子靶向治疗为癌症治疗带来了新的革命,表皮生长因子受体(EGFR)在癌症发生、发展中发挥重要作用,针对EGFR的分子靶向治疗已成为近年研究热点。目前,已有多种EGFR分子靶向药物应用于临床,但总体有效率偏低。研究表明EGFR过表达和/或突变对治疗效果影响显著,因此治疗前准确评价肿瘤EGFR表达水平及突变状态显得尤为重要。分子成像能够实现活体细胞及分子水平生物学过程成像,并进行定性定量研究,使在体揭示EGFR表达状态成为可能。本文简述EGFR靶向分子成像的研究进展并对不同分子探针成像结果进行比较分析,对不同分子成像探针的功能进行评价,以期有益于EGFR靶向分子成像探针的研发及EGFR靶向分子成像研究。     

窄等离子体吸收谱线宽度的纳米金锥用于光声成像

无损光声成像技术结合了纯光学成像高选择特性和纯超声成像中深穿透特性的优点,克服了光散射限制,实现了对活体深层组织的高分辨、高对比度成像。该成像技术对内源物质例如脱氧血红蛋白、含氧血红蛋白、黑色素、脂质等进行成像,提供了活体生物组织结构和功能信息,已经在生物医学领域表现出巨大的应用前景。然而,很多与病理过程相关的特征分子的光吸收能力较弱,在活体环境中难以被光声成像系统所识别,从而限制了光声成像技术的应用范围。基于功能纳米探针的光声成像-光声分子成像极大拓展光声成像的应用范围,可以在活体层面对病理过程进行分子水平的定性和定量研究,将为实现目标疾病的早期诊断提供强大的技术支持。本文发展在近红外具有窄吸收线宽(半高宽仅为60 nm)的纳米金锥作为新型的光声探针。通过选择不同径长比的纳米金锥,可以任意调节纳米金锥的吸收峰。通过调谐激光器的波长,可实现对不同吸收峰纳米金锥的选择性激发。纳米金锥将有可能用于多光谱光声成像,实现对不同靶标的目标分子探测。     

叶酸受体靶向的金纳米棒用于细胞内光声成像

目的 分子成像技术具有“早期检测”的特点,由于分子水平上的畸变早于解剖水平上的变化。本研究采用细胞内光声分子成像（PMI）方法,对靶向到癌细胞上的叶酸-金纳米棒（FA-AuNRs）精确定位成像。方法 本文合成了FA-AuNRs,并对其性质包括形貌、吸收光谱和生物相容性进行了研究。修饰叶酸赋予FA-AuNRs特异性靶向到叶酸受体高表达癌细胞的能力。然后,通过PMI实验研究FA-AuNRs对癌细胞的靶向特异性。结果 FA-AuNRs呈棒状,在~800 nm处有一近红外吸收峰。在癌细胞的细胞质中观察到强光声信号,而在正常细胞中只有弱光声信号,表明FA-AuNRs通过叶酸受体介导的内吞作用被癌细胞选择性摄取。这项研究证明了PMI能够实现对靶向到癌细胞上的FA-AuNRs精确定位成像。结论 借助特异性靶向作用,可以通过PMI获得癌细胞表面分子信息。该方法有望实现在细胞和分子水平上对生物过程进行可视化、表征和量化。     

BK通道在细胞膜上的单分子定位及空间分布*

摘要目的：研究大电导、钙离子和电压激活的钾离子通道（BK通道）在HEK293 细胞膜上的单分子定位及其总体空间分布情况。 方法：分别用mEos2、Dronpa 等荧光蛋白标记BK通道的α亚基和辅助性β2 亚基,将这些质粒在HEK293 细胞内瞬时转染以表 达通道蛋白,然后用激光共聚焦荧光显微成像、全内反射荧光显微成像、光敏定位荧光成像等技术观察BK通道的亚细胞定位及 单分子分布,并用电生理实验技术检测荧光蛋白对BK通道有影响。结果：激光共聚焦荧光显微成像和全内反射荧光显微成像技 术只能在亚细胞水平定位通道蛋白,BK 通道在细胞膜上聚集并形成不规则的蛋白簇,它的α亚基和β2 亚基在细胞膜上完全共 定位;光敏定位荧光成像技术成功定位BK通道蛋白簇里面的单分子,虽然α和β2 亚基紧紧靠在一起,它们之间依然存在空间 距离;BK通道的质膜表达和功能特性不受荧光蛋白的影响。结论：BK通道蛋白簇里面包含大量的α和β2 亚基的蛋白单分子, 它们紧密地聚集在一起,但是并没有完全共定位,在分子水平上揭示了BK通道α和β亚基功能耦合的结构基础,为以后研究大 分子蛋白质间的相互作用机制提供了很好的分子模型,光敏定位荧光成像技术作为一种全新的单分子荧光成像手段,在基因表 达、信号通路、蛋白质相互作用等许多重要生命活动的研究中发挥重要作用。     

BK通道在细胞膜上的单分子定位及空间分布

目的：研究大电导、钙离子和电压激活的钾离子通道（BK通道）在HEK293细胞膜上的单分子定位及其总体空间分布情况。方法：分别用mEos2、Dronpa等荧光蛋白标记BK通道的α亚基和辅助性β2亚基,将这些质粒在HEK293细胞内瞬时转染以表达通道蛋白,然后用激光共聚焦荧光显微成像、全内反射荧光显微成像、光敏定位荧光成像等技术观察BK通道的亚细胞定位及单分子分布,并用电生理实验技术检测荧光蛋白对BK通道有影响。结果：激光共聚焦荧光显微成像和全内反射荧光显微成像技术只能在亚细胞水平定位通道蛋白,BK通道在细胞膜上聚集并形成不规则的蛋白簇,它的仅亚基和β2亚基在细胞膜上完全共定位;光敏定位荧光成像技术成功定位BK通道蛋白簇里面的单分子,虽然α和β2亚基紧紧靠在一起,它们之间依然存在空间距离;BK通道的质膜表达和功能特性不受荧光蛋白的影响。结论：BK通道蛋白簇里面包含大量的α和β2亚基的蛋白单分子,它们紧密地聚集在一起,但是并没有完全共定位,在分子水平上揭示了BK通道α和p亚基功能耦合的结构基础,为以后研究大分子蛋白质间的相互作用机制提供了很好的分子模型,光敏定位荧光成像技术作为一种全新的单分子荧光成像手段,在基因表达、信号通路、蛋白质相互作用等许多重要生命活动的研究中发挥重要作用。     

2006年分子成像是R＆D的救世主吗？

R＆D的效率低下威胁着制药业界。突破口之一在于分子成像。但是,其利用在日本才刚刚找到头绪。[编者按]     

单分子荧光检测技术的发展及其在植物生物学研究中的应用

单分子荧光检测技术是利用荧光基团对目的分子标记后,在单分子水平成像并追踪分子的构象变化、动力学特征以及分子之间相互作用的研究方法.相较于传统分子生物学和遗传学的研究手段,单分子检测技术可以对单个分子的动态和特性进行分析,特别是瞬时或偶发性的事件,从而更加深入地挖掘在群体测量中被掩盖的信息.该技术已广泛应用于动物细胞生物...     

生物光子成像专题序言

本专题刊由八篇有关生物组织光学成像方面的邀稿 (Invited papers)及一些常规文章组成。近年来 ,在高散射介质中 (尤其在生物组织中 )光输运问题被越来越广泛和深入的研究。这些研究可以开发一些新的无损而又廉价的医学光学成像技术。光学成像因其可以提供生理学功能型的医学影像 ,而引起学术界广泛的关注。光学成像主要包括漫射光断层成像、相干光断层成像 (OCT)、早到光子技术、超声调制技术、磁光调制技术、偏振调制技术、漫射光断层成像等等方面。另一方面 ,荧光标记成像、单分子探测等等手段 ,拓展了研究范围 ,提供了更多的处理方法…     

MALDI MSI技术在缺血性卒中研究中的应用

基质辅助激光解吸/电离质谱成像(MALDI MSI)技术是新兴的分子成像技术,具有免标记、高空间分辨、高检测特异性等优势,在捕捉、分辨和鉴定各种疾病相关代谢物的组织分布与变化方面具有明显的优势,为揭示多种目标分子在生理/病理条件下的组织空间分布特征及其时空动态变化提供了便利和直观的研究手段。综述了近年来MALDI MSI技术在缺血性卒中研究中的应用,重点阐述了运用MALDI MSI技术研究缺血性卒中发生发展过程中,多种结构与功能各异的内源性小分子在脑中的时空动态变化规律,以期为揭示缺血性卒中发病的分子机制提供科学依据。     

PALM成像中激光强度和定位精度相关性的研究

近十年来,基于单分子定位的PALM成像技术快速发展,将显微镜的分辨率提高到了2-25nm。本文发现PALM成像过程中采用的激发光强度与成像的定位精度之间有密切的联系。我们分别选择了PALM成像使用的光激活荧光蛋白、光转换荧光蛋白和光开关荧光蛋白中最常用的荧光蛋白进行验证。实验发现伴随激光强度的增加,大部分荧光蛋白的光子数先升高然后趋于饱和,背景噪声几乎线性升高。进一步分析发现荧光蛋白的定位误差随着激光强度增强先降低后升高,因此选用合适的激光强度在PALM成像实验中至关重要。如何提高PALM成像的分辨率一直是科学家研究的热点,本研究内容可以指导研究人员在PALM成像中选用合适的激发光强度,从而得到高分辨率的图像。     

细胞膜表面单分子事件的实时观察

单分子实时检测以高分辨率显微镜及纳米操作技术为支撑,实现在微观世界单分子水平探索和阐明生命现象的本质,进而展现生命科学的全景。本文综述了近年来单分子成像和检测领域的技术进展,以及将这些技术和创新方法在活细胞膜表面单分子事件研究中的应用,如蛋白质扩散、蛋白折叠动力学、膜受体装配及近膜区囊泡运动等。     

改变医疗的新一代诊断、评价技术

新的医疗技术普及的关键在于诊断、评价技术。尤其是可对活体内分子的行为进行无侵袭性监视的分子成像技术格外引人注目。企业的参与日趋活跃，技术的焦点也逐渐明朗。[编者按]     

自发光学信号成像系统在生物成像中的发展与应用

自发光学信号成像系统是近年来比较新颖的一项用于活体生物的基因或细胞活动的微观检测的光学技术,具有直观、操作简便以及分辨率高的特点。该技术主要分为生物发光成像技术和荧光成像技术,目前主要用于测定活体动物体内的细胞以及分子的活动或变化情况。由于该技术能够对动物体内的微观形态的变化进行精确的捕捉,对于癌症、基因表达、肿瘤以及其他病变均具有较好的监测作用。在本文中,将就自发光学信号成像系统在生物成像中的发展与应用进行详细的阐述。     

热声成像技术及其在生物医学中的研究进展

摘要：成像技术在疾病的诊断、治疗和监测中起着重要的作用。热声成像作为一种非电离和非侵入性的新型生物医学成像技术,结合了微波成像高对比度和超声成像高分辨率的优点。因其具有利用内源性对比剂（如水和离子）或多种外源性对比剂（或两者兼有）提供结构、功能、和分子信息的能力,在预临床和临床应用中显示出了巨大的潜力。近几十年来,由于微波辐射源和超声硬件的不断发展,热声成像技术已被广泛用于生物医学成像领域。本文阐述了热声成像的基本原理及成像特点,介绍了近年来热声成像技术在生物医学上的应用、当前在解决相应临床问题应用中的优势及研究现状,最后针对热声成像技术在现有生物医学中面临的挑战对该技术进行了展望。     

光学成像在肿瘤研究中的应用

随着分子标记技术的发展,光学成像技术作为一种非侵入性动态成像技术,以其高分辨率、高灵敏度正越来越多的应用于医学和生物学的研究.该文重点介绍了在体生物光学成像技术在肿瘤的转移机制、药物对肿瘤的疗效、肿瘤细胞凋亡、肿瘤血管生成等方面的应用.     

活细胞内RNA标记和成像技术

RNA根据其定位、结构、修饰以及与其他生物分子的动态相互作用,复杂而精确地执行丰富多彩的功能。RNA-蛋白质相互作用和RNA在细胞内定位的异常与多种疾病的发生发展密切相关。活细胞RNA标记和成像技术已成为研究RNA定位和运动、基因转录调控及RNA-蛋白质相互作用等生物学过程的有力工具。活细胞RNA标记和成像技术的开发已成为国际科学研究领域的热点。将目前存在的活细胞内RNA标记和成像技术方面的研究进展进行概述。