【文章內(nèi)容簡介】 ，為相關(guān)科研人員提供一個(gè)簡便直觀的影像輔助工具。 主要研究目標(biāo)包括 ： ? 研究一組融合算法 ：發(fā)展出適用于多模態(tài)分子影像的成像方法和融合理論，完成上述理 論方法的小動(dòng)物在體成像驗(yàn)證與評價(jià)； ? 構(gòu)建一個(gè)計(jì)算平臺 ：開發(fā)出多源影像融合與計(jì)算平臺，構(gòu)建出多模態(tài)分子影像的成像仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn) 高維 海量影像數(shù)據(jù)的分析、建模、分割、配準(zhǔn)、可視化以及多角度信息的融合； ? 研發(fā)一套成像系統(tǒng) ：研發(fā)出基于光學(xué)的 高維、高通量 多模態(tài)分子影像成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多源海量數(shù)據(jù)的高效探測，以及強(qiáng)噪聲復(fù)雜背景中的有效信息提取。 本課題的第一 承擔(dān)單位 為中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所，西安電子科技大學(xué)和南京軍區(qū)南京總醫(yī)院參加本課題的研究，中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所的田捷研究員為本課題 負(fù)責(zé)人 ， 課題參加人員 包括盧光明教授、 梁 繼民教授、楊鑫副研究員、秦承虎助理研究員、屈曉超副教授和呂玉杰助理研究員，本 課題在整個(gè)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)中所占比例為 27%。 課題三：多功能多靶點(diǎn)高特異性分子探針的研究 主要研究內(nèi)容 包括 ： ? 多功能分子影像探針的研究 ：以前期研究的多種分子探針為基礎(chǔ)，結(jié)合多模態(tài)分子影像的發(fā)展趨勢，進(jìn)行雙功能甚至是多功能分子影像探針的設(shè)計(jì)及制備，使制備的探針能夠滿足多模態(tài)分子影像的需求； ? 多靶點(diǎn)分子影像探針的構(gòu)建 ：構(gòu)建多靶點(diǎn)分子探針，針對某一類特定的腫瘤，選擇其特異表達(dá)的幾種標(biāo)志物，在合成的探針上同時(shí)偶聯(lián)針對這些靶點(diǎn)的靶向分子，使制備的探 針可以完成多個(gè)靶點(diǎn)的同時(shí)識別，進(jìn)一步提高分子影像檢測的靈敏度、特異性及準(zhǔn)確度； ? 對分子影像探針的綜合評價(jià) ：根據(jù)分子探針在體應(yīng)用的要求，考察分子探針的體內(nèi)外生物學(xué)特性和在體的代謝動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，考察其毒副作用及其對生物體內(nèi)環(huán)境的影響，評價(jià)所構(gòu)建的多功能多靶點(diǎn)分子探針應(yīng)用于多模態(tài)在體成像的可行性。 主要研究目標(biāo)包括： 設(shè)計(jì)、制備性能優(yōu)異的多功能、多靶點(diǎn)、高特異性分子影像探針，使制備的探針： (1)滿足多模態(tài)分子影像的要求； (2)可實(shí)現(xiàn)多靶標(biāo)的同時(shí)識別； (3)滿足在體成像的要求。 本課題的第一 承擔(dān)單位 為南開大學(xué)，北京大 學(xué)參加本課題的研究，南開大學(xué)的嚴(yán)秀平教授為本課題 負(fù)責(zé)人 ， 課題參加人員 包括 李文友 教授 、孔德明 教授 、沈麗 教授 、賈兵副研究員和尹學(xué)博副教授，本 課題在整個(gè)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)中所占比例為19%。 課題四：多模態(tài)分子影像系統(tǒng)與方法的生物醫(yī)學(xué)驗(yàn)證 主要研究內(nèi)容 包括 ： 以腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移為研究對象，構(gòu)建多標(biāo)記腫瘤細(xì)胞系和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物等模型，利用細(xì)胞分子生物學(xué)技術(shù)和成熟單模態(tài)成像方法，在細(xì)胞分子和動(dòng)物整體水平，從形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和細(xì)胞分子活動(dòng)等方面，定性定量評估多模態(tài)分子影像平臺和成像系統(tǒng)的特異性、一致性。同時(shí)驗(yàn)證多功能多靶點(diǎn)分 子探針的適用性、安全性。利用系統(tǒng)生物學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和生理學(xué)的理論方法，綜合評價(jià)多模態(tài)分子影像在體成像系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性 及其 技術(shù)特點(diǎn)，建立多模態(tài)分子成像平臺和成像系統(tǒng)的評估體系。 主要研究目標(biāo) 包括 ： ? 建立客觀準(zhǔn)確、科學(xué)規(guī)范的多模態(tài)分子影像融合與計(jì)算平臺及成像系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)驗(yàn)證評價(jià)系統(tǒng)； ? 建立多模態(tài)分子影像探針的安全性評價(jià)技術(shù)； ? 綜合評估多模態(tài)分子影像融合與計(jì)算平臺及成像系統(tǒng)的技術(shù)特征； ? 探討和初步形成多模態(tài)分子影像成像系統(tǒng)操作和應(yīng)用的規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)。 本課題的第一 承擔(dān)單位 為 中國航天員科研訓(xùn)練中心 ， 中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué) 參加本課題的研究， 中國航天員科研訓(xùn)練中心 的 李瑩輝 研究員為本課題 負(fù)責(zé)人 ， 課題參加人員 包括 汪靜 教授 、戴鐘銓 副研究員 、楊衛(wèi)東 副教授和 趙定勝 助理研究員 ，本 課題在整個(gè)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)中所占比例為 12%。 課題五：多模態(tài)分子影像在乳腺癌早期精確診斷和抗腫瘤藥物療效評價(jià)中的應(yīng)用 主要研究內(nèi)容包括 ： ? 針對乳腺癌高度雜合性和異質(zhì)性特點(diǎn)，應(yīng)用多模態(tài)分子影像活體示蹤不同亞型乳腺癌發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移的路徑及影像路徑的分子機(jī)制。研究某些特定的分子通路如趨化因子受體 (CXCR4) 相關(guān)信號通路和TGFβSmads 信號通路在介導(dǎo)不同亞型乳 腺癌侵襲與轉(zhuǎn)移的作用，并探討乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移與 CXCR TGFβ 和 Smad3 的關(guān)系 。從而探索高 度復(fù)雜乳腺癌細(xì)胞在體內(nèi)的轉(zhuǎn)移途徑差異的分子機(jī)制， 研究 乳腺癌的早期精確診斷和預(yù)警轉(zhuǎn)移潛能的 方法 ，最終達(dá)到對乳腺癌的早期精確診斷； ? 針對抗腫瘤藥物抑制細(xì)胞周期的不同機(jī)制，在前期構(gòu)建細(xì)胞周期素依存性激酶 (CDK2)的生物發(fā)光報(bào)告系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將繼續(xù)構(gòu)建 DNA 合成期(S 期 )，有絲分裂期 (M 期 )的分子影像報(bào)告基因或高特異性分子探針；在前臨床模型驗(yàn)證這些報(bào)告基因的細(xì)胞周期特異性，在體檢測不同抗腫瘤藥物 調(diào)控細(xì)胞周期的機(jī)制，同 時(shí)評估抗腫瘤藥物的藥效和藥代動(dòng)力學(xué)，為 研 發(fā)細(xì)胞周期 作 為靶點(diǎn)的抗腫瘤新藥研究提供平臺； ? 基于在細(xì)胞凋亡的早期，位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine, PS)遷移至脂雙層外側(cè)這一生理病理學(xué)特征 ，研 發(fā)細(xì)胞凋亡的分子影像探針或報(bào)告基因，借助多模態(tài)分子影像，在體檢測乳腺癌細(xì)胞的凋亡，進(jìn)一步達(dá)到在體細(xì)胞凋亡的可視化和定量化，并以此為指標(biāo)評估新抗腫瘤藥物的療效及安全性，加速抗腫瘤藥物的研發(fā)。 主要研究目標(biāo) 包括 ： ? 應(yīng)用多模態(tài)分子影像技術(shù)，通過對相關(guān)基因的標(biāo)記，在活體分子水平上研究不同亞型乳腺癌 發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)乳腺癌的早期精確診斷； ? 基于細(xì)胞凋亡和影響細(xì)胞周期的分子生物學(xué)機(jī)制，建立分子影像報(bào)告基因用于抗腫瘤藥篩選和療效評價(jià)。在課題一至四的支持下，通過多模態(tài)分子影像成像技術(shù)平臺，完成對抗腫瘤藥物的藥效和藥代動(dòng)力學(xué)的臨床前監(jiān)測，驗(yàn)證抗腫瘤藥物的靶標(biāo)特異性和療效評價(jià)。 本課題的第一 承擔(dān)單位 為 汕頭大學(xué) ， 北京腫瘤醫(yī)院 和 中國科學(xué)院生物物理研究所 參加本課題的研究， 汕頭大學(xué) 的張國君教授為本課題 負(fù)責(zé)人 ， 課題參加人員包括 張曉鵬 教授 、崔玉坤 教授 、杜彩文 主任醫(yī)師 、孫應(yīng)實(shí) 副教授和 張發(fā)云 助理研究員 ，本 課題在整個(gè)項(xiàng) 目經(jīng)費(fèi)中所占比例為 19%。 (五 ) 項(xiàng)目 課題間的相互關(guān)系 如上所述，本項(xiàng)目 設(shè)置 了五 個(gè)互為支撐與促進(jìn)的研究課題 ，其相互之間的關(guān)系描述如下： ? 課題一圍繞第一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題展開，主要進(jìn)行多模態(tài)成像理論和重建方法的研究，為課 題二進(jìn)行計(jì)算平臺的構(gòu)建和成像系統(tǒng)的研制提供所需的理論和方法支持 ； ? 課題二旨在解決第 三 個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題，主要進(jìn)行多模態(tài)影像融合與計(jì)算平臺以及成像系統(tǒng)的研究，同時(shí) 對成像理論方法的優(yōu)化與改進(jìn)提出 具體方案和措施， 并反饋至課題一 ； ? 課題三 瞄準(zhǔn)第二個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題， 針對課題五進(jìn)行多模態(tài)分子影像生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的 需求，結(jié)合課題一成像理論和課題二成像系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)合成多功能多靶點(diǎn) 高特異性 分子探針 ； ? 課題四在課題一、二、三的基礎(chǔ)上，對多模態(tài)分子影像 計(jì)算平臺及成像系統(tǒng)進(jìn)行分子、細(xì)胞、組織、在體等多尺度驗(yàn)證， 并 對課題三制備的適用于多模態(tài)分子影像的多功能多靶點(diǎn)分子探針進(jìn)行適用性、安全性評價(jià)，創(chuàng)建在體多模態(tài)分子影像 生物醫(yī)學(xué) 驗(yàn)證評價(jià)體系，同時(shí)對課題一、課題二的理論算法和平臺系統(tǒng)研究以及課題三的分子探針研究進(jìn)行反饋 ； ? 課題五則在上述四個(gè)課題的基礎(chǔ)上，將多模態(tài)分子影像技術(shù)運(yùn)用于乳腺癌早期精確診斷和抗腫瘤藥 物療效評價(jià)，