浙大核医学团队发表分子影像最新研究进展
2012年诺贝尔生理或医学奖和2020年诺贝尔化学奖分别授予了诱导多潜能干细胞（iPSC）和CRISPR基因编辑技术。iPSC是解决器官衰竭再生治疗的重要技术，而CRISPR可以实现高效、精确的基因组编辑，两者都是针对人类重大疾病的治疗难题上的重大技术进展。科技的发展取决于技术的创新与突破，如果将CRISPR与iPSC技术结合起来，将有可能对困扰人类的重大疾病诊治产生重要推动作用。
近日，浙江大学核医学创新研究中心田梅教授团队利用CRISPR/Cas9介导的iPSC的基因编辑，实施了基于报告基因分子影像的心肌梗死模型的再生治疗研究，成功实现移植治疗干细胞的在体可视化、干细胞治疗有效性及安全性评价。该研究发表在国际医学影像顶级期刊欧洲核医学与分子影像杂志（EJNMMI），该研究论文同时被同期配发由欧洲核医学会主席、EJNMMI主编Arturo Chiti教授撰写的专题评述，评价该研究构建的重要技术体系。长期以来，缺血性心梗都是危害人类健康的一大疾病。由于成人心肌细胞在心肌梗死后再生能力非常有限，缺血心脏最终会发展为心力衰竭，给病人带来沉重的个人和社会负担。以iPSC移植为代表的细胞再生疗法逐渐成为近期治疗急性心肌梗死的重要方法。然而，移植后干细胞在机体内的命运及安全性问题，由于缺乏有效的技术手段，极大限制了干细胞疗法向临床的转化应用。无创、动态的活体内可视化干细胞策略和技术体系成为干细胞应用于临床治疗至关重要的环节。正电子断层显像技术（positron emission tomography, PET）分子影像能够通过报告基因和放射性药物示踪原理监测活细胞的体内命运，揭示疾病生理病理过程，实现重大疾病的精准诊治。以往的报告基因整合方法多依赖于逆转录病毒（慢病毒）或转座子元件等，这些方法将报告基因随机整合至不同的基因组中或受表观遗传效应的影响导致基因沉默，严重影响临床转化。活体、非侵入性、纵向追踪移植细胞的命运，需要基因工程技术来实现报告基因在干细胞中的长期、安全表达。首次在哺乳动物细胞中成功应用CRISPR基因编辑技术的麻省理工学院教授张峰指出：“将CRISPR与干细胞等技术结合起来，可能会展现特别强大的威力和应用前景。”
田梅教授团队利用健康志愿者的尿液来源iPSC进行CRISPR/Cas9基因编辑，将PET分子影像目的报告基因导入iPSC的AAVS1基因编辑位点上，实现生物发光（BLI）和PET分子影像同时成像。携带报告基因的干细胞能够和分子探针特异性结合，以影像的方式显现出干细胞在体内存活、定植、增殖和迁移等关键信息，实现活体水平的细胞命运实时监测。欧洲核医学会主席、EJNMMI主编Arturo Chiti教授在专题评述中高度评价：这项研究首次利用基于CRISPR/Cas9基因编辑技术研发适用于临床转化的转基因人源iPSC，通过多模态分子影像准确评估移植后细胞的生物学行为和治疗效果，在心血管疾病的治疗个体化评估和后续治疗调整中具有巨大潜力。
该研究选择尿液作为iPSC来源，比起传统使用的采血或皮肤活检手段，获取尿液样本更具无创且便捷特点，避免了让治疗对象产生疼痛，且降低了治疗对象感染HBV、HIV等病毒的风险，更有利于临床转化。该研究通过使用PET分子影像及光学成像方法，在动物体内成功监测到移植后干细胞衍生的心肌细胞命运，实现移植细胞的存活及分布可视化。该团队研究人员设想，未来当干细胞移植治疗用于临床时，可通过PET分子影像对患者进行实时的干细胞治疗监测，实现器官衰竭重大疾病的精准治疗。浙江大学第二医院核医学团队研究人员拟将这一分子影像系统进一步应用于缺血性脑疾病，探索神经系统的干细胞治疗无创评价模式，推动干细胞治疗心脑血管等重大疾病的临床转化。
本文编辑：李得宠
责任编辑：杨金丨周伊晨
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