[发明专利]基于光学影像的非侵入式测定裸鼠肿瘤受体密度的方法

说明书

技术领域

本发明属于医学成像技术领域，具体涉及一种基于光学影像的非侵入式测定裸鼠肿瘤受体密度的方法。

背景技术

受体是一类存在于胞膜或胞内的，能与细胞外专一信号分子结合进而激活细胞内一系列生物化学反应，使细胞对外界刺激产生相应的效应的特殊蛋白质。与受体结合的生物活性物质统称为配体。受体与配体结合即发生分子构象变化，从而引起细胞反应，如介导细胞间信号转导、细胞间黏合、胞吞等过程。

由肿瘤的发病机理可知，在肿瘤细胞表面上会有不同于正常细胞的肿瘤特异性受体表达状态。这些受体能介导肿瘤细胞增殖、抗凋亡、新生血管、耐药、侵袭转移等肿瘤生物学行为。不同的肿瘤因其来源或微环境的不同而可出现多种肿瘤特异性受体表达种类或数量的差异。这种受体种类和数量上的差异可成为肿瘤靶向治疗的靶点，即针对已经明确的致癌位点(即肿瘤表面受体)，设计相应的靶向治疗药物，特异地结合于某种肿瘤受体之上，干扰或阻断肿瘤发生发展的信号传递，达到靶向抑制肿瘤细胞生长或分裂、促进肿瘤细胞凋亡等治疗目的。

因此，实现对特定类型的肿瘤表面受体的非侵入式活体定量，特别是对其可用受体密度的测定，将会对肿瘤早期诊断、新型抗癌药物开发、药物靶点探测、以及治疗反应监测等方面具有重大意义。

目前科学实验中检测受体表达的手段和方法主要有免疫组织化学法、酶联免疫吸附法、免疫印迹法法(western blot)和同位素示踪法等。其中前三种方法都需要通过侵入式的手术、体内钳取或穿刺等手段获取病变组织样本，然后才能再进行相应检测获得受体的定量信息。显然该操作过程繁琐并且往往要处死实验动物(如裸鼠)后方可进行，无法对同一实验对象不同时间节点的药物疗效进行追踪观测，并且这些方法只能对受体进行定性或半定量的测量而不能准确的计算出受体的密度数值。更为重要的是由于受体的活性是受其所在的生化环境所决定的，因而这种理想条件下的体外测定方法就不能准确的反映肿瘤细胞表面受体所处的状态，应该被视作是一个最大可用受体密度的测量，所以实际上这往往会过高的估计裸鼠肿瘤区域的可用受体密度。

中国科学院上海应用物理研究所在其专利申请文件“靶向分子受体检测方法、聚酰胺氨衍生物及其制备方法”(公开号：CN102295774A，申请号：201110152831.7，申请日：2011.06.08)中所提出的可用受体密度检测方法，虽然利用相应衍生物能够实现对靶向分子受体的定位与定量检测，并且能够通过该类衍生物放大检测信号，从而提高检测结果的准确性以及检测效率。但是该方法明显存在操作过程繁琐、必须侵入式获取组织切片通过体外测量、不能正确反映受体体内状态以及受体密度等缺点。

为了避免传统方法因离体测量而不能正确反映受体体内状态和密度的缺陷，研究人员还提出了基于正电子发射断层成像(PET)的放射性标记配体测定方法。这种同位素示踪技术虽然可以精确的活体测量裸鼠肿瘤区域的可用受体密度，但是其需要短半衰期放射性元素[11C]的标记，技术门槛较高、步骤较繁琐且存在放射性辐射。

综上所述，对于裸鼠肿瘤的可用受体密度检测，现有的技术和方法均存在难以同时克服侵入式的操作、无法精确定量、较高的设备技术门槛以及易造成放射性污染等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光学影像的非侵入式测定裸鼠肿瘤受体密度的方法，无需进行组织切片即可活体测定肿瘤区域可用受体密度，并通过测定肿瘤区域可用受体密度的精确变化实现同只裸鼠的药物疗效纵向研究观测的目的。

本发明所采用的技术方案是：

基于光学影像的非侵入式测定裸鼠肿瘤受体密度的方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

(1)建立裸鼠皮下肿瘤模型：

将所要研究的特定类型的肿瘤细胞通过皮下注射的方式移植到裸鼠体内并且培养一定时间；

(2)动态光学数据采集；

将一定量的光学信号基团标记的肿瘤受体靶向探针通过尾静脉注射到裸鼠体内后，立即开始动态光学图像采集，整个过程对裸鼠进行吸入麻醉；

(3)勾画感兴趣区域ROI：

在步骤(2)中获取的每帧光学图像上，分别勾画出肿瘤区域的ROI、背景区域的ROI以及参考区域的ROI；

勾画好所有ROI后，计算相应区域的平均强度值以得到每个区域的时间活度曲线；

(4)奇异值分解：

在进行动力学分析之前要进行信号分离去噪，采用奇异值分解法对步骤(3)获得的时间活度曲线进行分离、辨别，最终获得需要的每个区域的时间活度曲线；

(5)拟合数据得到结合能力值BP：