正电子发射断层显像与质谱成像互补结合寻找肿瘤相关分子标志物初探

摘要

[目的]正电子发射断层(Positron Emission Tomography，PET)显像可以活体、无创反映疾病的特征分子改变，如18氟-脱氧葡萄糖（18F-2-Deoxy-2-Fluoro-D-Glucose，18F-FDG）和18氟-硝基咪唑(18F-fluoromisonidazole，18F-FMISO)显像能够分别反映肿瘤组织内高葡萄糖转运速率细胞和瘤体内低氧分压细胞的空间分布。质谱成像(Mass SpectrometryImaging，MSI)技术不需要标记和复杂准备，可以同时检测到成百上千种的分子，并且能够提供这些分子在组织中的空间分布的精确信息。
　　本研究将PET显像和空气动力辅助离子化质谱成像技术(Air Flow Assisted Ionization Mass SpectrometryImaging AFAI MSI)以及基质辅助激光解吸电离质谱成像(Matrix Assisted LaserDesorption Ionization Mass Spectrometry Imaging，MALDI MSI)相结合，寻找与乳腺癌移植瘤糖酵解和乏氧相关的分子，建立一种发现标志物的新方法。
　　[方法]随机选择8只（6周）balb/c裸鼠，通过皮下注射肿瘤细胞（2*106个/100μml/只）的方式建立4T1乳腺癌移植瘤模型。两周后，对8只裸鼠分别进行18F-FDG PET、18F-FMISO PET成像，遂取出肿瘤并标记方向后置于液氮保存。将肿瘤切成8μm厚的冰冻切片备用。采用AFAI-MSI和MALDI-MSI的方法分别对肿瘤冰冻切片样本进行扫描，并得到大量分子的组织分布图。经过统计软件的筛选和图像的对比，筛选出与PET图像相匹配的分子。并且通过查找Human Metabolome Database(HMDB)数据库，确定分子的类型。
　　[结果]对比PET显像和空气动力辅助离子化质谱成像的结果，初步筛选出质核比(m/z)分别为744.4949、744.4996、770.5027、770.5126、771.5129、771.5178、772.5248、798.5399、799.5469、799.5522、800.5499、813.5249、822.5476、825.559的分子的质谱图能够与FDG/PET的图像匹配，并通过查找Human MetabolomeDatabase(HMDB)数据库初步确定这些分子为磷脂酰胆碱(PC)(30∶0)/磷脂酰乙醇胺(PE)(33∶0)、心磷脂(CL)(72∶7)、PE(38∶6)/PC(32∶1)、PC(32∶1)、PG(34∶1)、磷脂酰甘油(PG)(36∶4)、PC(32∶0)、PC(34∶1)、PG(36∶1)/PG(38∶4)、PG(38∶4)、PE(40∶5)/PC(34∶0)、CL(84∶15)、PC(36∶3)、PG(40∶5)。质核比(m/z)分别为780.5510、788.6160、804.5531、830.5648、832.5769、832.5874的分子的质谱图能够与FMISO/PET的图像匹配，初步确定这些分子为PC(34∶2)、PC(36∶1)、PC(38∶7)、PC(38∶5)、PC(38∶4)、PC(40∶7)。将PET显像和基质辅助激光解吸电离质谱成像两种方法的图像进行对比，初步筛选出与糖代谢相关的分子的质核比为:501.28554、525.28554、527.30119、792.55014，794.56816。经过查找HMDB，这些质核比所对应的分子分别是:PE(20∶4)、PE(22∶6)、PE(22∶5)、PC(37∶5)/PE(40∶5)、PC(37∶4)/PE(40∶4)。与乏氧相关的分子的质核比为:419.25625、699.49864、701.51719、786.52627、788.54080、810.52827、812.54637、834.52914。经过查找HMDB，这些质核比所对应的分子分别是:溶血磷脂酸(LPA)(18∶0)、甘油磷脂酸(PA)(36∶2)、PA(36∶1)、磷脂酰丝氨酸(PS)(36∶2)、PS(36∶1)、PS(38∶4)、PS(38∶3)、PS(40∶6)。
　　[结论]本研究通过对比分析肿瘤组织的PET显像和质谱成像结果，初步建立了一种寻找与乳腺癌移植瘤糖酵解和乏氧相关分子的方法。这种方法也可以用来探索其他肿瘤或者疾病的标志物。

目录

摘要

第一章 前言

第二章 乳腺癌移植瘤小鼠18F-FDG和18F-FMISO显像结果的对比

2．1 实验目的

2．2 实验材料与仪器

2．3 实验方法

2．3．1 肿瘤模型的建立

2．3．2 放射性药物的制备

2．3．3 4T1乳腺癌移植瘤裸鼠MicroPET显像及图像分析

2．4 实验结果

2．5 讨论

第三章 乳腺癌移植瘤小鼠的MicroPET成像与AFAI质谱成像的对比

3．1 实验目的

3．2 实验材料与仪器

3．3 实验方法

3．3．1 取材并将肿瘤组织切成冰冻切片

3．3．2 乳腺癌肿瘤组织AFAI质谱成像数据的采集

3．3．3 乳腺癌肿瘤组织AFAI质谱成像数据的分析筛选

3．4 实验结果

3．5 讨论

第四章 乳腺癌移植瘤小鼠的MicroPET成像与MALDI质谱成像的对比

4．1 实验目的

4．2 实验材料及仪器

4．3 实验方法

4．3．1 肿瘤组织切片MALDI质谱成像前准备

4．3．2 MALDI质谱成像数据采集

4．3．3 数据处理及分析

4．4 实验结果

4．5 讨论

参考文献

论文综述 分子影像技术的研究进展

致谢

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