分子影像關鍵科學技術問題研究取得新進展

　　由中科院自動化所田捷研究員牽頭的國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目“分子影像關鍵科學技術問題的研究”取得新進展。科研人員們面向人類健康等國家重大戰略需求，從分子影像的理論算法、計算平臺、分子探針、成像系統、驗證評價、生物應用等方面，多層次、多角度、全方位地開展了一系列的研究工作，研究成果顯著。該項目聯合了清華大學、南開大學、中國航天員科研訓練中心、北京大學、中科院生物物理所、天津大學、中國醫學科學院、中科院高能物理所、北京大學第一醫院、北京大學腫瘤醫院、復旦大學、西安電子科技大學、南京軍區南京總醫院、中國人民解放軍第二軍醫大學等科研院所、高等學校和臨床醫院的研究力量。在理論算法方面，該項目深入研究了非勻質成像理論，提出了多種行之有效的重建算法，極大地提高了成像的速度、深度和精度，在國際主流期刊和高水平學術會議上發表關于理論算法的SCI論文100余篇，其中在領域頂級國際期刊Optics Express上連續發表論文24篇，形成了系列論文，相關研究成果得到了領域內國際同行的積極評價和多次引用。

　　在計算平臺方面，該項目研發了光學分子影像仿真平臺MOSE、醫學影像算法平臺MITK和三維醫學影像數據集成化處理平臺3DMed，已向教育和研究機構提供免費下載。截至目前，MOSE已經有1100余次的下載量，MITK和3DMed的累計下載量已超過18000次，下載用戶來自于30余個不同的國家和地區，500多家不同的單位。

　　在分子探針方面，該項目發展了特異性分子探針的標記技術，研究了對特異性分子探針信號的放大和高靈敏探測方法，構建了一批光學成像探針和核素成像探針，在Angewandte Chemie International Edition, Small, Chemistry- A European Journal, Analytical Chemistry等國際著名雜志上發表了70余篇SCI論文，其中連續在Analytical Chemistry (SCI IF=5.214)上發表12篇分子探針的文章，形成系列論文。

　　在成像系統方面，該項目構建了激發熒光成像系統、自發熒光成像系統、彌散光學成像系統、Micro-CT成像系統以及Micro-SPECT成像系統，對光學成像系統的靈敏度進行了檢測，研發了具有自主知識產權的光學成像軟件WinMI和Micro-CT成像軟件，并成功地對自發熒光成像系統和 Micro-CT成像系統進行了技術轉移。

　　在驗證評價方面，該項目建立了光學分子影像成像技術驗證評價體系，提出了光學分子影像系統驗證的定量化、歸一化方法，確定了真實性、公認性的驗證原則，提出并進行了從物理量到生物組織測量量的多層次量化比對驗證，發展了用同一模型評價不同應用系統特點的驗證模型，提出并編寫了光學分子影像成像操作規范，形成的光學分子影像系統成像操作規范為實現分子影像儀器的科學化、產業化應用提供了重要指導意見。

　　在生物應用方面，該項目開展了一系列在體生理病理和藥效評價實驗，實現了在脂肪細胞上實時檢測GLUT4囊泡的上膜過程和在腫瘤細胞實時定量檢測Smad3蛋白的表達及其與受體的相互作用，利用熒光標記分子影像技術在細胞和模型小鼠上對1000多個化學合成和天然來源的化合物或藥物進行了篩選和作用機制的研究，發現了1個具有潛在開發價值的天然小分子化合物-柚皮素，已完成了臨床前的成藥性研究，探討了腫瘤抑制基因TIP30、ASPP1/2以及細胞外間質蛋白骨橋蛋白在調控腫瘤轉移中的作用及其作用機制，為腫瘤早期診斷和治療提供了新的靶點，對于重大疾病的早期精確診斷和治療具有重要的意義，相關成果發表在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America、Journal of the National Cancer Institute、Hepatology、American Journal of Pathology、Cancer Research、Clinical Cancer Research、Human Pathology等國際權威期刊上。

　　截止目前，該項目共發表學術論文745篇，其中SCI檢索論文318篇，EI檢索論文184篇，授權或申請發明ZL132項，其中國際發明ZL 8項，編寫并出版學術專著4部。該項目關于光學分子影像成像方法和系統的研究榮獲2010年度國家技術發明二等獎，已經通過評審委員會評審。研發的光學分子影像成像系統榮獲2009年度第18屆全國發明展覽會金獎，并被世界知識產權組織評為WIPO國際最佳發明獎。