專利名稱：一種基于鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)的腫瘤靶向成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的方法，具體涉及一種基于鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)的腫瘤靶向成像方法。
背景技術(shù)：
癌癥嚴(yán)重威脅人類健康和生命安全，早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷和早期治療是減少癌癥病人的死亡率的重要的預(yù)防手段。醫(yī)學(xué)成像作為一種極其重要的輔助手段用于腫瘤的診治已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。體內(nèi)腫瘤熒光成像可對(duì)腫瘤進(jìn)行直接生物成像，該成像方法簡(jiǎn)單，快速，成本低廉并且具有可視化的特點(diǎn)，因而越來越受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。然而，目前體內(nèi)腫瘤熒光成像還存在許多問題，例如以有毒熒光化學(xué)染料或納米量子點(diǎn)作為腫瘤組織的熒光標(biāo)記物，對(duì)人體有較大的危害；或者部分熒光標(biāo)記物雖然無毒但是無法通過靜脈注射達(dá)到靶向腫瘤部位。《暨南大學(xué)學(xué)報(bào)》2002年05期《鋅離子對(duì)谷胱甘肽熒光增強(qiáng)的作用》中提到鋅離子與谷胱甘肽的摩爾比率為2時(shí)，對(duì)該熒光體系有最大增強(qiáng)作用。也有研究表明鋅離子能增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞或組織中諸于氨基酸類的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸，結(jié)構(gòu)蛋白中的膠原蛋白和彈性蛋白，酶和輔酶類中的NADH、NADPH、FAD以及內(nèi)源性卟啉，以及綠色熒光蛋白、谷胱甘肽、蛋白硫醇類等物質(zhì)的一種或幾種的熒光信號(hào)、拉曼信號(hào)或超聲信號(hào)。鋅離子的這種特性可以稱之為鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于解決上述背景技術(shù)中提到的問題，提供一種毒性小，且對(duì)腫瘤細(xì)胞有靶向性的醫(yī)學(xué)成像方法。技術(shù)方案:基于鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)，由于腫瘤細(xì)胞的繁殖代謝能力明顯強(qiáng)于正常細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞表面的谷胱甘肽等含量顯著高于正常細(xì)胞，通過鋅離子對(duì)谷胱甘肽等熒光強(qiáng)度的增強(qiáng)效果，可以顯著提高腫瘤細(xì)胞的自發(fā)熒光，同時(shí)也對(duì)腫瘤細(xì)胞的熒光信號(hào)、拉曼信號(hào)及超聲信號(hào)等進(jìn)行了增強(qiáng)，可以明顯區(qū)別于正常細(xì)胞。因此，腫瘤細(xì)胞、組織或腫瘤動(dòng)物經(jīng)過鋅離子處理后，通過成像儀高分辨顯微成像，再對(duì)超聲成像、熒光成像的熒光分布情況和熒光強(qiáng)度以及拉曼成像圖譜中拉曼信號(hào)的波數(shù)位置以及強(qiáng)度來對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)或生物化學(xué)組分進(jìn)行定性或定量分析，可實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞或組織的靶向跟蹤成像。本發(fā)明基于鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)的腫瘤靶向成像方法，該方法在細(xì)胞水平應(yīng)用時(shí)，具體步驟為:
(1)將鋅鹽溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成1-lOOmmol/L的鋅鹽溶液；
(2)將步驟(I)制得的鋅鹽溶液與腫瘤細(xì)胞或組織共同置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中，以37°C孵化12-48小時(shí)；
(3)用共聚焦熒光顯微鏡、超聲成像儀或熒光成像儀對(duì)腫瘤細(xì)胞或組織進(jìn)行高分辨顯微成像，檢測(cè)其自發(fā)熒光的強(qiáng)度和分布情況，通過拉曼光譜儀或拉曼顯微鏡對(duì)腫瘤細(xì)胞或組織進(jìn)行拉曼成像，通過熒光圖譜和拉曼圖譜的信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)腫瘤細(xì)胞或組織的結(jié)構(gòu)或化學(xué)組分進(jìn)行定性和定量分析。該方法在動(dòng)物模型水平應(yīng)用時(shí)，具體步驟為:
(1)構(gòu)建腫瘤動(dòng)物模型；
(2)將鋅鹽溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成1-lOOmmol/L的鋅鹽溶液；
(3)在試驗(yàn)動(dòng)物腫瘤部位的周圍局部注射無菌等滲的1-lOOmmol/L的鋅鹽溶液；
(4)給藥一段時(shí)間后，使用共聚焦熒光顯微鏡、超聲成像儀、熒光成像儀、拉曼光譜儀或拉曼顯微鏡監(jiān)測(cè)腫瘤細(xì)胞或組織的信號(hào)信息，對(duì)信號(hào)信息加工處理分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤部位的三維重建與可視化。所述的腫瘤動(dòng)物模型包括原位移植腫瘤模型、原位轉(zhuǎn)移腫瘤模型、皮下接種腫瘤模型、藥物誘導(dǎo)腫瘤模型、基因突變腫瘤模型或自發(fā)瘤模型。所述的局部注射方式包括局部皮下注射、皮內(nèi)注射或肌肉注射、尾靜脈注射或腹腔注射。上述的鋅鹽為葡萄糖酸鋅、磷酸鋅、醋酸鋅、乙酸鋅、甘草酸鋅、檸檬酸鋅、碳酸鋅、甲酸鋅、苯甲酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅、氯酸鋅或高氯酸鋅中的一種或多種。有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是:
(1)本發(fā)明以鋅離子作為成像的信號(hào)增強(qiáng)劑，對(duì)生物體毒性極小，且具有腫瘤靶向性；
(2)本發(fā)明通過分析信號(hào)強(qiáng)度的強(qiáng)弱及分布情況可用于腫瘤目標(biāo)病灶的定位或診斷，通過對(duì)癌癥標(biāo)識(shí)物的定性定量分析可用于分析病情的嚴(yán)重程度或監(jiān)測(cè)治療效果；
(3)本發(fā)明所需鋅鹽溶液來源種類多、成本低、制備容易；
(4 )本發(fā)明醫(yī)學(xué)成像方法簡(jiǎn)單實(shí)用、便于操作。


圖1a是本發(fā)明實(shí)施例7對(duì)照組共聚焦熒光顯微鏡結(jié)果 圖1b是本發(fā)明實(shí)施例7實(shí)驗(yàn)組共聚焦熒光顯微鏡結(jié)果 圖2a是本發(fā)明實(shí)施例8對(duì)照組共聚焦熒光顯微鏡結(jié)果 圖2b是本發(fā)明實(shí)施例8實(shí)驗(yàn)組共聚焦熒光顯微鏡結(jié)果具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
將葡萄糖酸鋅溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成Im mol/L的葡萄糖酸鋅溶液，以肝癌細(xì)胞(HepG2)作為研究對(duì)象，將肝癌細(xì)胞(HepG2)與葡萄糖酸鋅溶液置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中37°C孵化12小時(shí)后，用共聚焦熒光顯微鏡檢測(cè)細(xì)胞自發(fā)熒光的強(qiáng)度和分布情況，通過拉曼顯微鏡對(duì)肝癌細(xì)胞(HepG2)進(jìn)行拉曼成像，通過熒光圖譜和拉曼圖譜的信號(hào)數(shù)據(jù)來對(duì)肝癌細(xì)胞(HepG2)結(jié)構(gòu)或化學(xué)組分 進(jìn)行定性和定量分析。實(shí)施例2
將磷酸鋅溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成50m mol/L的磷酸鋅溶液，以宮頸癌細(xì)胞(HeLa)作為研究對(duì)象，將宮頸癌細(xì)胞(HeLa)與磷酸鋅溶液置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中37°C孵化24小時(shí)后，用超聲成像儀檢測(cè)細(xì)胞自發(fā)熒光的強(qiáng)度和分布情況，通過拉曼顯微鏡對(duì)宮頸癌細(xì)胞(HeLa)進(jìn)行拉曼成像，通過熒光圖譜和拉曼圖譜的信號(hào)數(shù)據(jù)來對(duì)宮頸癌細(xì)胞(HeLa)結(jié)構(gòu)或化學(xué)組分進(jìn)行定性和定量分析。實(shí)施例3
將氯化鋅溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成100m mol/L的氯化鋅溶液，以白血病細(xì)胞(K562)作為研究對(duì)象，將白血病細(xì)胞(K562)與氯化鋅溶液置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中37°C孵化48小時(shí)后，用熒光成像儀檢測(cè)細(xì)胞自發(fā)熒光的強(qiáng)度和分布情況，通過拉曼光譜儀對(duì)白血病細(xì)胞(K562)進(jìn)行拉曼成像，通過熒光圖譜和拉曼圖譜的信號(hào)數(shù)據(jù)來對(duì)白血病細(xì)胞(K562)結(jié)構(gòu)或化學(xué)組分進(jìn)行定性和定量分析。實(shí)施例4
構(gòu)建裸鼠肝癌原位移植模型，將醋酸鋅溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成Im mol/L的醋酸鋅溶液，向裸鼠肝癌原位移植模型腫瘤部位的周圍局部皮下注射無菌等滲的Im mol/L的醋酸鋅溶液，給藥一段時(shí)間后，使用共聚焦熒光顯微鏡監(jiān)測(cè)肝癌腫瘤的信號(hào)信息，對(duì)信號(hào)信息加工處理分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)肝癌腫瘤部位的三維重建與可視化。實(shí)施例5
構(gòu)建裸鼠皮下接種乳腺癌模型，將硫酸鋅溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成50m mol/L的硫酸鋅溶液，向裸鼠皮下接種乳腺癌模型腫瘤部位的周圍肌肉注射無菌等滲的50m mol/L的硫酸鋅溶液，給藥一段時(shí)間后，使用超聲成像儀監(jiān)測(cè)乳腺癌腫瘤的信號(hào)信息，對(duì)信號(hào)信息加工處理分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)乳腺癌腫瘤部位的三維重建與可視化。實(shí)施例6
構(gòu)建裸鼠藥物誘導(dǎo)卵巢腫瘤模型，將氯酸鋅溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成IOOmmol/L的氯酸鋅溶液，向裸鼠藥物誘導(dǎo)卵巢腫瘤模型腫瘤部位的周圍尾靜脈注射無菌等滲的100m mol/L的氯酸鋅溶液，給藥一段時(shí)間后，使用拉曼顯微鏡監(jiān)測(cè)卵巢腫瘤的信號(hào)信息，對(duì)信號(hào)信息加工處理分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)卵巢腫瘤部位的三維重建與可視化。實(shí)施例7
實(shí)驗(yàn)組:將葡萄糖酸鋅溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成20m mol/L的葡萄糖酸鋅溶液，向?qū)m頸癌細(xì)胞(HeLa)培養(yǎng)液中加入20m mol/L葡萄糖酸鋅的PBS溶液；
對(duì)照組:向?qū)m頸癌細(xì)胞(HeLa)培養(yǎng)液中加入pH=7.4的PBS溶液；
將實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組各自置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中37°C孵化24小時(shí)后，用共聚焦熒光顯微鏡進(jìn)行觀察；
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，圖1a為對(duì)照組，圖1b為實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組熒光強(qiáng)度明顯強(qiáng)于未加藥的對(duì)照組。說明在共聚焦熒光顯微鏡下，未加入鋅離子的對(duì)照組宮頸癌細(xì)胞(HeLa)自發(fā)熒光很弱，基本無法辨清細(xì)胞輪廓，而加入鋅離子孵化的實(shí)驗(yàn)組可觀察到明顯的腫瘤細(xì)胞輪廓。實(shí)施例8
實(shí)驗(yàn)組:將葡萄糖酸鋅溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成100m mol/L的葡萄糖酸鋅溶液，向肝癌細(xì)胞(H印G2)培養(yǎng)液中加入100m mol/L葡萄糖酸鋅的PBS溶液；
對(duì)照組:向肝癌細(xì)胞(H印G2)培養(yǎng)液中加入pH=7.4的PBS溶液；
將實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組各自置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中37°C孵化48小時(shí)后，用共聚焦熒光顯微鏡進(jìn)行觀察；實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，圖2a為對(duì)照組，圖2b為實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組熒光強(qiáng)度明顯強(qiáng)于未加 藥的對(duì)照組。說明在共聚焦熒光顯微鏡下，未加入鋅離子的對(duì)照組肝癌細(xì)胞(HepG2)自發(fā)熒光很弱，基本無法辨清細(xì)胞輪廓，而加入鋅離子孵化的實(shí)驗(yàn)組可觀察到明顯的腫瘤細(xì)胞輪廓。
權(quán)利要求
1.一種基于鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)的腫瘤靶向成像方法，其特征在于:該方法應(yīng)用于細(xì)胞水平，具體步驟為: (1)將鋅鹽溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成1-1OOm mo I/L的鋅鹽溶液； (2)將步驟(I)制得的鋅鹽溶液與腫瘤細(xì)胞或組織共同置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中，以37°C孵化12-48小時(shí)； (3)用共聚焦熒光顯微鏡、超聲成像儀或熒光成像儀對(duì)腫瘤細(xì)胞或組織進(jìn)行高分辨顯微成像，檢測(cè)其自發(fā)熒光的強(qiáng)度和分布情況，通過拉曼光譜儀或拉曼顯微鏡對(duì)腫瘤細(xì)胞或組織進(jìn)行拉曼成像，通過熒光圖譜和拉曼圖譜的信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)腫瘤細(xì)胞或組織的結(jié)構(gòu)或化學(xué)組分進(jìn)行定性和定量分析。
2.一種基于鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)的腫瘤靶向成像方法，其特征在于:該方法應(yīng)用于動(dòng)物模型水平，具體步驟為: (1)構(gòu)建腫瘤動(dòng)物模型； (2)將鋅鹽溶解于pH=7.4的PBS溶液中制成1-lOOmmol/L的鋅鹽溶液； (3)在試驗(yàn)動(dòng)物腫瘤部位的周圍局部注射無菌等滲的1-lOOmmol/L的鋅鹽溶液； (4)給藥24h后，使用共聚焦熒光顯微鏡、超聲成像儀、熒光成像儀、拉曼光譜儀或拉曼顯微鏡監(jiān)測(cè)腫瘤細(xì)胞或組織的信號(hào)信息，對(duì)信號(hào)信息加工處理分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤部位的三維重建與可視化。
3.權(quán)利要求2所述的基于鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)的腫瘤靶向成像方法，其特征在于:所述的腫瘤動(dòng)物模型為原位移植腫瘤模型、原位轉(zhuǎn)移腫瘤模型、皮下接種腫瘤模型、藥物誘導(dǎo)腫瘤模型、基因突 變腫瘤模型或自發(fā)瘤模型。
4.權(quán)利要求2所述的基于鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)的腫瘤靶向成像方法，其特征在于:所述的局部注射方式為局部皮下注射、皮內(nèi)注射、肌肉注射、尾靜脈注射或腹腔注射。
5.權(quán)利要求1或2所述的基于鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)的腫瘤靶向成像方法，其特征在于:所述的鋅鹽為葡萄糖酸鋅、磷酸鋅、醋酸鋅、乙酸鋅、甘草酸鋅、檸檬酸鋅、碳酸鋅、甲酸鋅、苯甲酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅、氯酸鋅、高氯酸鋅中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于鋅離子信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)的腫瘤靶向成像方法，該方法在細(xì)胞水平應(yīng)用時(shí)，首先制備鋅鹽溶液；再將鋅鹽溶液與腫瘤細(xì)胞或組織共同置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵化；進(jìn)行高分辨熒光顯微成像和拉曼成像后通過熒光圖譜和拉曼圖譜的信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)腫瘤細(xì)胞或組織的結(jié)構(gòu)或化學(xué)組分進(jìn)行定性和定量分析。該方法在動(dòng)物模型水平應(yīng)用時(shí)，構(gòu)建腫瘤動(dòng)物模型并制備鋅鹽溶液，在試驗(yàn)動(dòng)物腫瘤部位局部注射鋅鹽溶液后，使用共聚焦熒光顯微鏡、超聲成像儀、熒光成像儀、拉曼光譜儀或拉曼顯微鏡監(jiān)測(cè)腫瘤細(xì)胞或組織的信號(hào)信息并對(duì)信號(hào)信息加工處理分析。本發(fā)明以鋅離子作為成像的信號(hào)增強(qiáng)劑，對(duì)生物體毒性極小，且具有腫瘤靶向性。
文檔編號(hào)A61B8/08GK103099604SQ20131001381
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者王雪梅, 李水紅, 吳長(zhǎng)宇, 高生平 申請(qǐng)人:東南大學(xué)