分子影像技术在转化医学中的应用

基础医学、药物研发和临床医学是三个不同的的领域,因此这些领域的很多生命科学研究成果经常无法及时应用于临床实践。转化医学是以疾病为中心,加速将基础研究的成果用于,临床诊断和治疗中,旨在有效的将三个领域有机结合在一起。分子影像学（molecularimaging,MI）可在活体上、在细胞和分子水平对生物学过程成像并进行定性和定量研究,为转化医学的实现提供了保证。分子影像技术采用无创的医学影像技术使活体状态下组织细胞中的特殊分子生物学特性得以直观揭示,主要用于对疾病早期诊断、疾病分期（分层）、疗效监测、指导疾病的个体化治疗以及新药的研发等领域。本文主要介绍分子影像的技术特点、其在转化医学中发挥的作用以及其在个体化治疗中临床意义进行综述。     

分子影像:转化医学的重要工具和主要路径

随着基础医学与临床医学脱节现象的日益凸显,作为二者之间连接纽带和桥梁的转化医学越来越受到重视.近年来,转化医学在美、欧等西方国家迅速发展,在我国也正成为"十二五"期间医学领域的重要发展方向之一.分子影像作为现代分子生物学与先进医学影像技术相结合的产物,可以利用影像方法对活体内分子的生物化学过程进行定性和定量研究,是将基...     

miRNA 在胃癌中的作用及其在转化医学中的应用

转化医学是近年来提出的关于基础研究与临床密切结合的新概念,强调实现基础研究成果真正转化为临床实践,为疾病的诊断和治疗提供先进而有效的方法。胃癌是消化系统常见的恶性肿瘤,其早期诊断与治疗是转化医学研究的重点内容之一。microRNA(miRNA)是近年来发现的一类长约21-25个核苷酸的非编码单链小分子RNA,广泛存在于真核生物中。它的发现揭示了一种新的基因表达调控方式,为胃癌早期诊断与治疗的研究开辟了新路径。miRNA能够通过与靶基因特异性的结合使其降解或抑制其翻译,从而对靶基因进行转录后的表达调控。现有越来越多的研究发现,miRNA与了胃癌的发生、发展、治疗及预后都密切相关,此文从转化医学角度综述了miRNA在胃癌中对细胞周期、细胞凋亡、侵袭、转移、放化疗敏感性等的影响的研究进展。     

元基因组学及其在转化医学中的应用

微生物群落遍布于人体的每个角落,与人共生并对人体健康产生重要和深刻的影响。与人类共生的全部微生物的基因组总和称为“元基因组”或“人类第二基因组”。研究人体微生物群落及相关元基因组数据,对转化医学领域的基础研究和临床应用具有重要的价值。通过对生物医学相关的高通量元基因组数据进行分析,不仅能为基础医学研究向医学临床应用转化提供新思路和新方法,而且具有广阔的应用前景。基于新一代测序技术产生的数据,元基因组分析技术和方法能够弥补以往人体微生物先培养后鉴定方法的缺陷,同时能有效鉴定和分析微生物群落的组成及功能,从而进一步探究和揭示微生物群落与机体生理状态之间的关系,为解决许多医学领域的难题提供了全新的切入角度和思维方法。文章系统介绍了元基因组研究的现状,包括元基因组的方法概念和研究进展,并以元基因组在医学研究中的应用为着眼点,综述了元基因组在转化医学方面的研究进展,进一步阐述了元基因组研究在转化医学应用领域中具有的重要地位。     

AMPK在转化医学研究中的意义与展望

单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)是一个调控能量稳态的重要激酶,也是一个参与许多细胞信号传导通路的关键蛋白。目前认为,AMPK不仅在代谢障碍而且在心血管疾病及生殖障碍等许多病理状态中都具有重要的调节作用。此外,它在人类恶性肿瘤中也扮演着重要的角色。然而,有关AMPK在临床上的作用及其重要意义尚未完全阐明。该文从分子生物学基础到临床应用等多个方面详细综述了AMPK的研究进展,指出AMPK是转化医学研究的热点,围绕AMPK的研究及其结果将作为未来多种疾病的分子治疗手段应用于个体化医疗中。     

荧光蛋白在肿瘤分子影像研究中的应用

绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP）是在水母中发现的新型报告分子,该蛋白及其衍生物能在多种生物体内表达并发出荧光,是目前在生物学中研究和开发应用得最广泛的蛋白质之一。尤其是在肿瘤的研究中,荧光蛋白的分子影像可为深入揭示肿瘤发生发展的病理过程的机制,以及对其治疗进行实时、动态、细致、无创、靶向性的探测和跟踪提供有效手段。     

术中精准医学诊疗方法——光学分子影像手术导航技术

<正>随着医学影像技术的发展,光学分子影像手术导航技术作为一种新兴的医学影像方法,可以辅助医生在实施肿瘤切除的过程中,精确定位肿瘤的边界。临床实验表明,该方法能够为医生实施精准手术提供强大的帮助,并提高患者的术后生存率。文章主要综述了目前光学分子影像手术导航系统的进展,以期为临床精准医学手术治疗提供一种有效的方法。     

激光在医学中的应用

本文叙述了几种激光器的优点及其在医学中的应用。它们在治疗过程中的应用方法有很多种,并且还存在有更多种类的激光器,这里选择叙述的是医生和专家常应用的。随着科技的发展,激光技术在医学中的应用将会越来越成熟,旧的激光器也将会被淘汰,越来越先进的激光器一定会问世。本文还将叙述激光的基本理论,以及不同手术中所采用的激光应用技术。     

功能与分子影像在头颈部肿瘤放射治疗计划和疗效评价中的应用

目前临床普遍采用功能与分子影像检测手段能来评价头颈部肿瘤的放射治疗计划和疗效,可指导个体化治疗从而提高疗效。文章概述了功能与分子影像技术CT,MRI,PET-CT,超声检测技术在头颈部肿瘤放射治疗计划制定和疗效评价中的应用进展。结果显示,不同分子影像检测方法如在检查时机的选择、诊断和鉴别诊断的价值、观察放射治疗后肿瘤的残存和复发、预测放射治疗效果、指导后续治疗等方面均可起到重要作用。采用图像融合技术进行联合应用,如PET-CT和MRI-CT等,可提高检测的准确率。临床医生需在常规影像学手段的基础上,根据头颈部肿瘤患者病情和治疗方法的不同选用正确的功能和分子影像检测手段,更好地指导制定放射治疗计划及综合评价放射治疗后的疗效。     

综述与专论: 核酸适配体在分子医学中的应用

分子医学着眼于从疾病的分子层面出发,为个性化精准诊疗提供解决方案。然而,在众多疾病的诊疗中由于缺乏有力的分子识别工具,目前从分子水平上理解和研究疾病仍受到制约。核酸适配体是通过指数富集的配体系统进化（SELEX）技术在体外筛选得到的单链寡核苷酸,具有高选择性、高亲和力、易细胞内化、良好的组织渗透和快速的组织积累能力。近年来,由于其易合成、成本低、稳定性高且免疫原性低,核酸适配体作为分子工具应用于疾病的诊疗一体化受到广泛关注。本综述围绕分子医学中的核酸适配体,讨论了核酸适配体在疾病诊断中的应用,包括基于核酸适配体的肿瘤标志物发现、液体活检、分子成像。介绍了核酸适配体在癌症治疗中的应用包括基于核酸适配体的抑制剂、核酸适配体药物偶联物、纳米药物和核酸适配体介导的免疫治疗。最后对核酸适配体在临床诊疗和产业化面临的问题进行了讨论,包括基于应用场景的筛选方法、核酸适配体与靶标复合物结构、亲和力的机制以及核酸适配体在血液循环中的稳定性等方面。     

医院科研管理与创新对转化医学实施的推动作用

转化医学是近年来国际医学界推崇的一个重要医学理念,正日益成为生命科学和医学研究关注的热点。转化医学已不仅强调临床医学与基础医学的结合,而且涉及多个学科之间的融会贯通。因此,医院科研管理的支持和重视程度转化医学实施的主要动力,而科研项目的创新性、可行性是决定转化医学研究立项的关键。我院自2010 年成立转化医学研究中心以来,已将多项成果成功转化并应用于临床实践,为生命科学研究领域中人类健康计划的发展提供了借鉴。本文结合我院实际,分析科研管理对转化医学成果实施的促进作用,为医疗机构的科研管理人员提供参考。     

Individualized closed-loop control of propofol anesthesia: A preliminary study

This paper proposes an individualized approach to closed-loop control of depth of hypnosis during propofol anesthesia. The novelty of the paper lies in the individualization of the controller at the end of the induction phase of anesthesia, based on a patient model identified from the dose–response relationship during induction of anesthesia. The proposed approach is shown to be superior to administration of propofol based on population-based infusion schemes tailored to individual patients. This approach has the potential to outperform fully adaptive approaches in regards to controller robustness against measurement variability due to surgical stimulation. To streamline controller synthesis, two output filters were introduced (inverting the Hill dose–response model and the linear time-invariant sensor model), which yield a close-to-linear representation of the system dynamics when used with a compartmental patient model. These filters are especially useful during the induction phase of anesthesia in which a nonlinear dose–response relationship complicates the design of an appropriate controller. The proposed approach was evaluated in simulation on pharmacokinetic and pharmacodynamic models of 44 patients identified from real clinical data. A model of the NeuroSense, a hypnotic depth monitor based on wavelet analysis of EEG, was also included. This monitor is similar to the well-known BIS, but has linear time-invariant dynamics and does not introduce a delay. The proposed scheme was compared with a population-based controller, i.e. a controller only utilizing models based on demographic covariates for its tuning. On average, the proposed approach offered 25% improvement in disturbance attenuation, measured as the integrated absolute error following a step disturbance. The corresponding standard deviation from the reference was also decreased by 25%. Results are discussed and possible directions of future work are proposed.     

Oncogramme,a new individualized tumor response testing method: application to colon cancer

Colon cancer is the second leading cause of cancer-related death in industrialized countries. Many anti-cancer researches are consequently performed and individualized tumor response testing (ITRT) methods are now used to individualize patient chemotherapeutic administrations. Then, a new ITRT method, Oncogramme, was developed for colon cancer. Colon tumor fragments from different patients were dissociated and seeded in a defined culture medium. Cell preparation process as well as culture medium allowed high cell viability and a good primary culture success rate. After treatment of isolated tumoral cells by chemotherapeutics alone or in combination, cytotoxicity was determined by cell death assay allowing the Oncogramme establishment, which was validated by statistical analysis. Indeed, significant results were obtained such as different profile for each patient’s cells with various drugs, and variability between patient’s cells in the response to each drug. Procedure described here to obtain the Oncogramme is a new, fast and technically reliable ITRT method applied to colon cancer. For an individualized cancer treatment use, this test should be further validated by a phase I clinical trial.     

Tumour glycolysis: the many faces of HIF

We present a model for tumour metabolism that incorporates both microenvironmental (extracellular) and oncogenic (intracellular) influences. We explore the effects of the interaction between the hypoxic microenvironment and intracellular signalling on the glycolytic response of tumour tissue, finding that the glycolytic state is dependent on a delicately balanced interplay between the cellular hypoxic response, mediated by hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α), and growth-factor signalling cascades, which are frequently mutated in cancers. Our findings demonstrate the importance of considering both environmental and intracellular regulation when interpreting tumour metabolism for diagnostic or prognostic purposes. To illustrate this, we demonstrate the potential impact of this multi-factorial regulation on the kinetics of radiolabelled glucose analogues, used in positron emission tomography (PET).