多发性骨髓瘤(MM)是一种多见于老年人的骨髓浆细胞异常增殖的血液系统恶性肿瘤，起病隐匿。目前诊断方式主要依赖M蛋白的检测和有创性骨髓穿刺活组织检查，常规影像学检查的灵敏度和特异性较低，分子影像技术为MM的无创性诊断提供了新的选择和方法。全身MRI具有很好的软组织对比度和空间分辨率，可以显示骨髓浸润和血管情况； 18F-FDG、乙酸盐、胆碱、蛋氨酸等代谢显像具有较高灵敏度；免疫PET显像则为患者筛选特异性靶标进行靶向或免疫治疗，并在治疗后进行有效的疗效评估。该文对MM的分子影像学，尤其是免疫PET显像的研究进展进行综述。

基于质谱成像技术发展而来的空间分辨代谢组学,能够直接对动植物组织或细胞中的代谢产物进行原位定性、定量,以及借力图像整体或局部特征对代谢物进行结构、含量、时空动态变化及其空间分布定位分析,识别潜在可靠的生物标志物.该技术具有高灵敏度、高分辨率、高可视化性以及无需标记等优点,已被越来越广泛地运用在临床疾病诊断与研究中.本文主要总结了近年来空间分辨代谢组学的技术发展,阐述其在肿瘤、神经精神疾病、糖尿病等疾病中的应用进展,旨在为空间分辨代谢组学在疾病诊断中的应用提供借鉴和参考.

[目的]羧酸酯酶(carboxylesterase,COE)是昆虫体内一类重要的解毒酶,与昆虫的抗药性相关.本研究旨在对中华按蚊Anopheles sinensis羧酸酯酶Ae7(Asae7)进行初步晶体学研究,为解析AsAe7的空间结构及探讨其分子功能奠定基础.[方法]首先对Asae7进行生物信息学分析,然后进行分子克隆,并利用原核表达系统在体外对Asae7进行重组表达;结合Ni-NTA金属螯合层析和葡聚糖凝胶层析方法纯化融合表达蛋白;通过葡聚糖凝胶层析和化学交联结果分析AsAe7的聚合状态;采用坐滴气相扩散法对AsAe7进行结晶筛选.[结果]生物信息学分析表明,AsAe7是亲水性蛋白,分子量为61.053 kD,无跨膜区和信号肽;3D结构预测结果分析显示,AsAe7采取的是α/β-水解酶超家族折叠模式.多序列比对结果表明,在不同昆虫中Ae7蛋白具有高度保守性.分子克隆得到中华按蚊AsAe7的编码基因Asae7序列,大小为1 626 bp.成功构建重组质粒pET28a-Asae7;在大肠杆菌Escherichia coli中表达的融合蛋白AsAe7主要分布在上清中.通过镍柱亲和层析和凝胶过滤层析纯化出了高纯度且稳定的目的蛋白;通过凝胶过滤层析和化学交联获得纯化的AsAe7主要呈单体状态;同时通过晶体筛选获得了AsAe7的晶体.[结论]运用结晶学的方法初步获得了AsAe7的晶体,为后续解析AsAe7的晶体结构以及在原子分辨率水平上直观阐释AsAe7参与代谢抗性的分子机制奠定了基础.

目的 空气污染物暴露测量技术的选择关系到空气污染健康影响研究结果的准确性.精细化的暴露测量方法对于提高研究结果的可靠性和准确性具有重要意义.随着当前空间信息、遥感、分析测试等技术的发展,趋于高时空分辨率、个体化监测以及基于暴露学和代谢组学的精细化暴露测量技术逐渐发展起来,并被应用到大气污染健康影响研究中.该文从人群环境暴露、个体暴露和生物标志物三方面介绍了空气污染健康影响研究中暴露测量技术的现状及发展趋势.

目的 基于代谢靶标角度揭示补阳还五汤对APP/PS1双转基因小鼠的调节机制.方法 选取20只7月龄APP/PS1双转基因小鼠为研究对象,建立阿尔茨海默病模型.将APP/PS1双转基因小鼠随机分为2组,即模型组和补阳还五汤组(9.26 g/kg);另选取10只健康的BALB/c小鼠作为空白组.补阳还五汤组灌胃给予补阳还五汤,空白组及模型组给予生理盐水.连续灌胃35 d后进行Morris水迷宫实验,测定小鼠学习记忆能力.在此基础上,采用高通量液相色谱质谱联用技术对各组小鼠尿液进行全面分析,通过终端代谢产物回溯疾病发展过程中的关键代谢酶或代谢通路,聚焦APP/PS1双转基因小鼠的发病机制以及补阳还五汤的作用机制.结果 Morris水迷宫实验中,与空白组比较,模型组穿越平台次数明显减少(P＜0.01),补阳还五汤组穿越平台的次数显著增加(P＜0.01)、在目标象限的停留时间显著增加(P＜0.01).空间定位航行实验中,补阳还五汤组较模型组的逃避潜伏期明显缩短(P＜0.01).通过进一步尿液代谢轨迹分析发现,各组小鼠尿液聚类良好,空白组和模型组间分离明显,补阳还五汤组则处于两组间.通过分组贡献较大的差异离子分析发现其主要分布在鞘脂代谢和脂肪酸代谢.给予补阳还五汤后上述代谢通路明显呈回调趋势.经高分辨质谱鉴定获取了4个代谢异常的生物标志物,分别是花生四烯酸、神经胺、L-棕榈酰肉毒碱、甘油磷脂酰胆碱.通过组学数据处理平台Metaboanalyst 4.0的在线分析可知其主要涉及两种代谢通路,分别是鞘脂代谢和花生四烯酸代谢.结论 补阳还五汤对阿尔茨海默病小鼠作用明显,可有效改善其学习记忆能为.调节氨基酸代谢及能量转化可能是其调节阿尔茨海默病的关键机制.

果蝇作为广泛应用于衰老研究领域的模式生物,与其他衰老的动物模型相比较,果蝇衰老模型具有生长周期短,繁殖力强,雌雄易分辨,实验操作简单的优点,能够保证足够的数量以及足够的空间进行实验,同时还有基因保守性高等特点,因此是一种常用的衰老模式生物,近些年其在加快抗衰老药物的筛选速度和衰老的机制研究等方面显示出潜在的应用价值.对果蝇衰老模型的建立方法、给药方式、药效学评价、抗衰老通路及果蝇在部分抗衰老中药中的应用5个方面进行综述,分别介绍了5种果蝇衰老模型,不同的给药方式以及行为学,生化指标和代谢组学方面的研究,分析了模式生物果蝇与衰老相关的信号通路和机制,列举了的部分抗衰老中药在衰老模式生物果蝇中的应用,为今后衰老机制的研究、抗衰老中药物和保健品的开发等提供理论依据和实验参考.

卵巢癌是女性生殖系统中最常见的恶性肿瘤[1],早期发病隐匿,患者就诊时已处于临床中晚期,因此早发现、早诊断对卵巢癌患者的治疗方面具有重要的临床意义.CT、MRI以及PET-CT作为传统的影像检查方法,可定量的描述肿瘤的形态学特征.CT具有较高的空间分辨率,可为临床提供肿瘤有价值的信息,如大小、密度、与周围组织之间的关系等,MRI具有较高的密度分辨率,对软组织敏感,能清晰的显示卵巢的形态及内部结构,观察对周围组织的浸润以及淋巴结的转移范围[2],PET-CT可获得肿瘤的代谢情况,对肿瘤术前作准确的分期.

基质辅助激光解吸/电离质谱成像(MALDI-MSI)是一种无需标记即可实现多种物质在组织中的原位分布的新型技术,因其高空间分辨率,并适用于小分子原位分析的优势,越来越多地应用到了药用植物的研究中.该研究以药用植物玛咖Lepdium meyenii (Maca)为例,先通过超高效液相结合LTQ-Orbitrap质谱(UHPLC-HR-MS)分析玛咖的活性成分咪唑生物碱(氯化1,3-二苯甲基-4,5-二甲基咪唑正离子和氯化1,3-二苯甲基-2,4,5-三甲基咪唑正离子)以及苄基芥子油苷的质谱裂解规律,再通过MALDI-MSI定位这些活性成分在玛咖根横切面的空间分布来阐述该技术在药用植物次生代谢产物组织分布中的应用.MALDI-MSI结果证明2种咪唑类生物碱的组织分布非常接近,均集中分布在表皮和皮层中,而芥子油苷却更多的分布在中柱的位置.次生代谢产物在组织空间分布的精准定位,也为药用植物活性成分在组织中的特异性分布以及其累积规律提供了重要的科学依据.除此之外,这种成像方法也是用于快速评估和鉴定植物组织中药用活性成分的前景技术.

拉曼显微光谱是一种能够提供0.5-1.0 μm空间分辨率的单个微生物细胞内化学结构信息的研究技术.近几年来,拉曼显微光谱被越来越多地应用于微生物单细胞的研究中,它可以快速无损地检测微生物细胞内的特征化学组分.典型的单个微生物细胞的拉曼光谱包含核酸、蛋白质、碳水化合物、脂质和色素(例如类胡萝卜素)等信息,这些信息能够表征微生物细胞的基因型、表型和生理状态.所以单细胞拉曼显微光谱是一种可用于区分微生物样品的“全生物指纹”技术,它可用于研究单个微生物细胞生命阶段的转变、鉴定微生物单细胞中的色素及其他化合物的含量变化等.本文综述了目前拉曼显微光谱在微生物单细胞研究上的应用,主要包括与稳定同位素标记(stable isotope probing,SIP)、拉曼成像、光谱分类和细胞分选技术结合来探究微生物单细胞对物质吸收后特征峰的变化、推导物质循环过程、进行微生物分类鉴定和探索基因型与表型的关系.拉曼显微光谱作为微生物单细胞研究的手段之一,在代谢过程的研究、活细胞分选和细胞对物质的利用上具有广泛的应用前景.

乳腺癌是危害女性健康的主要恶性肿瘤之一,早发现、早治疗能大幅提高乳腺癌患者的生存率,5 年生存率可达到 90％以上[1].PET 作为一种非侵入性的功能成像技术能够在病变组织发生结构变化前发现其代谢异常,为乳腺癌的早期诊断、早期治疗及改善预后提供了可能.然而,传统的全身 PET 在对乳腺组织进行成像时,成像精度特别是图像空间分辨率难以满足临床需求.因此,研制具有高空间分辨率的乳腺专用 PET(positron emission mammography,PEM),并针对 PEM 的特点研究其图像特征以及这些图像特征与临床诊断指征之间的对应关系,充分发挥其在个性化诊断、治疗以及疗效评估方面的作用是影像组学领域亟需解决的科学问题.PEM 作为一种专用 PET 设备,获取的影像具备 PET 的一般性特征,并且其具有较高的空间分辨率,可有效提升 PET 的一般性特征的精度,同时也将进一步丰富量化特征的种类,为乳腺癌的早期精准诊断提供了更为全面系统的影像信息.本文对目前乳腺 PET 影像的定量分析方法分类及其特点和发展趋势进行综述,并在分析自主研制的 PEM设备前期临床影像的基础上,针对乳腺 PET 特点对一些可能拓展应用到这一领域的图像特征提取方法进行阐述.