共振能量轉移分子顯像在生物醫學中的應用

聶大紅，唐剛華

(1.中山大學附屬第一醫院 廣東省醫用放射性藥物轉化應用工程技術研究中心，廣東 廣州 510080；2.中山大學附屬第一醫院 放療科，廣東 廣州 510080；3.中山大學附屬第一醫院 核醫學科，廣東 廣州 510080)

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共振能量轉移分子顯像在生物醫學中的應用

聶大紅1,2，唐剛華1,3

(1.中山大學附屬第一醫院 廣東省醫用放射性藥物轉化應用工程技術研究中心，廣東 廣州 510080；2.中山大學附屬第一醫院 放療科，廣東 廣州 510080；3.中山大學附屬第一醫院 核醫學科，廣東 廣州 510080)

共振能量轉移分子顯像(RETI)能顯著改善光信號強度和組織穿透性，可用于活體深度組織光學顯像。共振能量轉移(RET)是指發生在近距離的供體與受體之間的能量轉移，包括非放射共振能量轉移和放射共振能量轉移。RETI是基于共振能量轉移的光學成像技術，主要包括熒光共振能量轉移顯像(FRETI)、生物發光共振能量轉移顯像(BRETI)、化學發光共振能量轉移顯像(CRETI)和放射共振能量轉移顯像(RRETI)。目前，RETI是分子顯像研究的熱門領域，已用于生物醫藥學研究各領域。本文對RETI技術原理及其在生物醫學中的應用進行綜述。

共振能量轉移分子顯像；熒光共振能量轉移；生物發光共振能量轉移；化學發光共振能量轉移；放射共振能量轉移

隨著生命科學研究的深入，無論是疾病臨床診療，還是基礎研究，都迫切需要一種高度靈敏、快速、可靠、操作簡便、易自動化的分析技術。光學成像(OI)因其高靈敏度、高分辨率、操作簡單及經濟實用等優點，現已發展成為應用最為廣泛的分子影像技術之一，在生物醫藥學各研究領域和臨床淺表組織光學顯像方面發揮著獨特作用，并在術中導向治療方面顯示巨大應用前景。傳統OI存在光信號強度較弱、組織穿透性較差的缺陷，從而限制了進一步發展?；谀芰哭D移的光學成像技術能顯著改善OI光信號強度和組織穿透性，倍受人們青睞。共振能量轉移(resonance energy transfer, RET)是指發生在距離足夠近(一般小于10 nm)的供體與受體之間的能量轉移，包括非放射共振能量轉移[1-7]和放射共振能量轉移(RRET)[8-10]。非放射共振能量轉移主要包括熒光共振能量轉移(FRET)[2,5-7]、生物發光共振能量轉移(BRET)[2]和化學發光共振能量轉移(CRET)[3-4]；RRET包括內照射共振能量轉移[8-10]和外照射共振能量轉移[11]。其中，FRET和外照射共振能量轉移需要外部射線或光源激發，而BRET、CRET、內照射共振能量轉移由內部射線或光源(自發光)激發，不需外部射線或光源。

近年來，共振能量轉移分子顯像(RETI)是分子顯像研究的熱點。RETI主要包括熒光共振能量轉移顯像(FRETI)、生物發光共振能量轉移顯像(BRETI)、化學發光共振能量轉移顯像(CRETI)[3-4]和放射共振能量轉移顯像(RRETI)。本文主要對RETI技術原理及其在生物醫學中的應用進行綜述并展望發展趨勢。

1 共振能量轉移分子顯像原理

1948年，Foster提出了熒光共振能量轉移(FRET)原理。FRET的基本原理是當供體和受體兩個熒光發色基團距離小于10 nm，供體分子吸收一定頻率光子后被激發到更高的電子能態。在回到基態前熒光能量通過分子間偶極-偶極作用，以非輻射性能量躍遷方式，將供體激發態能量轉移到受體激發態能量，實現能量向鄰近受體分子轉移，即發生能量共振轉移[7,12-13]。通過能量共振轉移后供體熒光強度降低，而受體可以發射強于本身的特征熒光(敏化熒光)，同時也可延長熒光壽命[7,12]，實現活體分子顯像。通過能量共振轉移后受體也可能不發熒光(熒光猝滅)，同時也伴隨著熒光壽命的相應縮短，不利于分子顯像。能量轉移效率與供體發射光譜和受體吸收光譜的重疊程度、供體與受體躍遷偶極的相對取向、供體與受體之間的距離等因素有關。FRET發生必須滿足以下條件：1) 供體和受體之間的距離必須足夠小，一般小于10 nm；2) 供體和受體的發射偶極子和吸收偶極子的方向具有特異性，為了防止振動互相抵消而影響FRET信號的產生，必須保持在一個非90度的角度[12]；3) 供體的發射光譜和受體的激發(或吸收)光譜必須重疊，而且重疊要小，以降低背景熒光的干擾。

分子發光的激發模式除了光致發光(熒光)外，還有生物發光、化學發光和放射發光等方式。當存在合適能量的受體時，這些激發模式可以作為供體光源引發共振能量轉移。根據其分子發光的激發模式的不同，分為生物發光共振能量轉移(BRET)、化學發光共振能量轉移(CRET)和放射共振能量轉移(RRET)。BRET、CRET和RRET不需要外部激發光源，其共振能量轉移原理與FRET相似。共振能量轉移效率和供受體間距離的六次方成反比，可用方程式表示[7,14]：

(1)

式中，E為共振能量轉移效率，R為供體和受體間的距離，R0為能量轉移效率達到50%時供體和受體間的距離?；谝陨咸卣骱驮?，共振能量轉移技術可用于分子顯像，實現共振能量轉移分子顯像(RETI)，基本原理示于圖1。

a——供體和受體能級躍遷；b——供體和受體間共振能量轉移；c——供體發射光譜和受體激發(或吸收)光譜；d——熒光顯像和RET顯像圖1 共振能量轉移分子顯像基本原理a——Energy level transition from a donor to an acceptor; b——Resonance energy transfer from a donor to an acceptor；c——Emission spectrum from a donor and excitation spectrum (or absorption spectrum) from an acceptor；d——Fluorescent imaging and RET imagingFig.1 Basic principle of resonance energy transfer molecular imaging

2 共振能量轉移分子顯像

2.1 熒光共振能量轉移分子顯像

FRET具有分析速度快、靈敏度高、選擇性好、無污染或污染小等優點。利用生物體自身的熒光或者將有機熒光染料標記到目標物上，制成FRET探針，用于核酸檢測、蛋白質結構和功能分析、免疫分析、細胞器結構功能檢測、糖類分析和藥物分析等方面[6,15]。近年來，熒光共振能量轉移顯像(FRETI)在生物醫藥學中的應用也得到一定發展。

傳統有機熒光染料吸收光譜窄，發射光譜伴有拖尾，影響供體發射光譜與受體吸收光譜的重疊程度，存在供體和受體發射光譜產生相互干擾、熒光壽命短、斯托克斯位移小(易發生發光光譜重疊)和能量轉移效率低等缺陷，在一定程度上限制了其應用[15]。將發光量子點用于共振能量轉移研究，克服了有機熒光染料的不足之處。納米材料，特別是量子點(QD)的出現，解決了共振能量轉移效率和熒光壽命短的缺陷，使FRET得到不斷發展，極大地推動了其在生命科學中的應用[6-7]。另外，一些作為能量受體和反應載體的新型納米材料如金納米(AuNPs)、碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯(GO)、稀土金屬等[16]的出現，使供受體對之間的轉移距離增大，擴大了FRET的應用范圍。

目前，一些有機熒光染料已用于活體FRETI。Zou等[17]構建了含供體染料(DiD)和受體染料(DiR)的聚(環氧乙烷)-b-聚苯乙烯(PEO-PS)納米粒FRET探針(DiD/DiR-PEO-PS)，在此基礎上將油酸包被氧化鐵(IONP)參入DiD/DiR-PEO-PS納米粒中，制成了IONP-DiD/DiR-PEO-PS探針?；铙w裸鼠靜脈給予DiD/DiR-PEO- PS和IONP-DiD/DiR-PEO-PS后不同時間內行FRETI，結果發現：FRET比率(即IFRET/(IFRET+IDiD))降低，且DiD/DiR釋放到細胞膜中較慢，表明無創傷性FRETI可用于研究活體聚合物納米粒藥物釋放[17]。Zhang等[18]將近紅外熒光(NIRF)供體菁染料Cy5連接在含裝載藥物的N-(2-羥丙基)甲基丙烯酰胺(HPMA)共聚物骨架主鏈上，NIRF受體菁染料Cy7連接在酶敏感寡肽(GFLG)側鏈末端，構建了含Cy5和Cy7的FRET探針2P-Cy5-Cy7。靜脈注射2P-Cy5-Cy7，對荷A2780 人卵巢腫瘤鼠模型進行FRETI。FRET探針在瘤組織高通透性和滯留效應下被腫瘤細胞攝取而積聚在腫瘤中，在組織蛋白酶B(cathepsin B)作用下，酶敏感寡肽GFLG和Cy7間鍵斷裂釋放Cy7，擴散到細胞質中代謝和消除，導致FRET信號散失。由于相對分子質量的差異，Cy5標記大分子(Cy5標記含裝載藥物-HPMA的GFLG聯結基)清除較慢，而游離Cy7分子清除相對較快，從而導致Cy5/Cy7摩爾比增加。隨著時間延長，受體分子Cy7越少，腫瘤細胞中的能量轉移也更少，導致ICy5/IIFRET比率增加。而斷裂后形成的Cy5標記含裝載藥物-HPMA的GFLG聯結基，由于相對分子質量較大，可延長藥物在體內循環時間，提高腫瘤攝取，最終增強治療效果。結果表明，FRETI可用于研究大分子治療劑結合物的酶反應性藥物釋放[18]。Bouchaala等[19]構建了含長烷基鏈和四苯硼酸鹽離子對的親脂性菁染料Cy5.5LP和 Cy7.5LP納米載體FRET探針，用其對活體動物和荷瘤模型行FRETI，結果表明，FRETI可用于研究評估活體納米載體完整性、藥物傳遞以及影像導向外科治療?；铙wQD-FRETI也有較少報道，Li等[20]通過靶向基質金屬蛋白酶-2 (MMP-2)特異性多肽底物(GPLGVRGKGG)結合供體QD和受體羅丹明B(RB)或近紅外熒光染料 ICG-Der-02(MPA)，構建了體外FRET探針540QD-peptide-RB 和活體FRET探針720QD-peptide-MPA，用其分別對活體細胞和荷瘤模型行FRETI，檢測MMP-2活性。結果表明，基于QD-FRETI法可高度靈敏和特異地檢測酶斷裂反應活性。AuNPs、碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯(GO)、稀土金屬等納米材料已用于細胞FRETI，但其活體FRETI尚無文獻報道。

2.2 生物發光共振能量轉移分子顯像

BRET與FRET相比，不會產生細胞光敏、沒有熒光團的光漂白和自身熒光背景的影響[15]。BRET技術是基于在某些海生動物體內存在某種酶共振能量轉移現象，并導致能量供體和能量受體之間非放射性的能量轉移而設計的。BRET的能量供體是發光酶，主要發光酶有螢火蟲熒光素酶和海腎熒光素酶(renilla luciferase, Rluc)，前者與紅色熒光蛋白(RFP)結合可提供紅移信號，但缺乏靈敏性和光譜分辨率；后者克服了前者局限性，應用較廣。供體發光酶(如Rluc)通過催化氧化底物(如腔腸熒光素)發生化學反應時發射光，受體熒光蛋白或量子點(QD)，在一定波長范圍內吸收供體發射光，導致受體發射長波熒光，產生BRET[21]。產生BRET的必要條件是供體的發射光譜與受體的吸收光譜應該互相重疊。BRET技術主要用于生物大分子蛋白質相互作用機制、非侵入性活細胞及活體成像等研究[15]。

BRET大致可分為BRET1、BRET2、eBRET和BRET3四類[21-22]。前三類BRET的供體均為Rluc,其差異為底物和能量受體的不同。BRET1使用的熒光素酶底物為腔腸熒光素-h (coelenterazine h)，能量受體為增強型黃色熒光蛋白(EYFP)；BRET2使用的熒光素酶底物為腔腸素衍生物，即深藍C (deepblue C)，受體為綠色熒光蛋白(GFP)；eBRET使用的熒光素酶底物為熒光素酶底物前體EnduRen，該前體可以在活細胞內被酯酶代謝成腔腸熒光素-h。這三類BRET技術主要用于研究生物大分子蛋白質相互作用，其中eBRET具有較大優勢，但必需在活細胞內進行檢測，仍不能用于活體小動物成像[22]。BRET3技術涉及一個自身發光融合蛋白的構建，該融合蛋白由供體海腎熒光素酶突變體(Rluc8)和受體紅色熒光蛋白突變體(mOrange)組成。與其他BRET技術相比，BRET3技術提高了數倍光強度，使光輸出發生最大程度的紅移(發射波峰為 564 nm)，光譜分辨率大約維持在85 nm。因此，BRET3技術能用于單個活細胞中蛋白質-蛋白質相互作用的檢測以及活體小動物各種體表和深度組織的顯像[22]。為進一步改善BRET3性能，使其更適合于活體小動物比率BRET檢測和深度組織顯像，Dragulescu-Andrasi等[21]對BRET3技術進行了改進，以海腎熒光素酶突變體RLuc8和RLuc8.6作為供體，兩種紅色熒光蛋白TagRFP和TurboFP635作為受體，并以合成腔腸素衍生物腔腸熒光素-v(coelenterazine-v)為底物，構建了新的發射紅光BRET體系。結果表明，改進的BRET技術可用于荷瘤模型深度組織顯像以及在藥物篩選和靶標確認方面涉及有關的蛋白質間相互作用研究。

BRET技術主要使用熒光蛋白作為受體，為提高它在細胞和活體內成像的實用性和靈敏度，需要對BRET受體的一些特性如Stokes位移能進行改善。QD可在大于600 nm的波長處發射熒光，且具有較好的生物相容性，容易利用生化方法鍵合到表達蛋白上，且更容易進入細胞內部。因而，QD可代替熒光蛋白成為新型BRET受體，并已發展成為新一類QD-BRET。Rao等[2]通過化學方法將海腎熒光素酶Luc8偶聯到QD表面，Luc8催化氧化底物腔腸熒光素，將生物發光能量轉移給QD，導致QD發射長波熒光，首次構建了以Luc8為供體和QD為受體的QD-BRET新體系，已用于活體動物BRETI和蛋白酶活性檢測。Kamkaew等[23]以小熒光素酶(NLuc)為供體和QD為受體，Furimazine為底物，構建了QD-NLuc體系，并偶聯環狀肽cRGD為QD-NLuc-cRGD體系，已成功應用于活體動物內淋巴結和荷瘤模型BRETI。Hsu等[24]建立了一種活體內光動力學治療(PDT)的BRET新方法，當加入底物腔腸熒光素時，海腎熒光素酶固定的QD-655(QD-RLuc8)產生BRET現象，QD發出的光進一步活化膠束中包裹的光敏劑Foscan，產生活性氧(ROS)殺死癌細胞，有效地抑制了腫瘤細胞生長。

2.3 化學發光共振能量轉移分子顯像

與FRET不同，CRET與BRET一樣，不需要外部激發光源。CRET是由化學發光(CL)底物作為能量供體，將氧化反應產生的能量轉移給合適的受體分子，是一個非輻射能量轉移過程。主要化學發光體系有魯米諾(Luminol)、吖啶酯化合物、過氧化草酸酯等，其中Luminol是化學發光體系中最為廣泛研究與應用的試劑。一般情況下，在合適氧化劑(如鐵氰化鉀、過氧化氫、高錳酸鉀、高碘酸鉀等)和堿性水溶液條件下，可將Luminol 氧化轉化為激發態，隨后回到基態時發射光最大波長為425 nm[15]。傳統CRET主要使用小分子熒光染料作為能量受體，其斯托克斯位移差異小，供受體對發射光譜容易發生重疊，CRET轉移效率低。一些納米材料如多聚納米粒、QD、AuNPs、石墨烯等作為能量受體，由于具有較大的Stokes位移和較高的能量轉移效率，使CRET得到了極大地發展，并在蛋白質和核酸分析以及活體動物顯像等領域引起了廣泛關注[15]。

QD相對于有機熒光團具有更長的激發壽命，將QD作為CRET的受體，有機熒光團作為供體產生CRET引起了研究者極大興趣，但活體QD-CRETI報道仍較少。Huang等[28]于2006年以QD為能量受體和Luminol為能量供體，構建了QD-辣根過氧化物酶(HRP)催化Luminol-H2O2的CL體系，首次建立了QD-CRET分析方法，提出了該催化體系的CL反應機理為化學發光能量轉移(CRET)。此后，Zhang等[29]以QD為能量受體和Luminol為能量供體，構建了QD和Luminol混合物(Luminol-R)的CL體系，將該混合物體系注射到荷肺炎或轉移性癌癥鼠模型體內，首次實現了活體動物QD-CRET顯像，成功地檢測出深度組織髓過氧物酶(MPO)活性，明顯優于檢測MPO活性的Luminol-生物發光顯像法。為減少QD細胞毒性，Lee等[30]以PEG化的QD(PEG-QD)為能量受體，以具有CL強度比Luminol高100倍的luminol衍生物(L012)為能量供體，在PEG-QD表面修飾L012，設計合成了H2O2-響應的雜交納米粒探針(HNPs)，對荷瘤模型和炎癥模型進行了CRETI，取得了較好效果。

2.4 放射共振能量轉移分子顯像

利用放射性核素衰變所產生的帶電粒子在生物組織中產生切倫科夫輻射(CR)，對其發射的紫外光到可見光波段進行光學成像探測，即為切倫科夫光學成像(cerenkov luminescence imaging, CLI)[10]。CLI出現后，使用單一放射性核素標記分子探針可同時進行CLI和核素顯像雙模式成像，推動了多模式成像技術的發展。但是，CLI光信號強度弱和組織穿透性較差。為解決這些難題，利用CR激發熒光團，將CR光信號轉換為信號和穿透性更強的紅外波段光信號，實現CR-RETI，進而發展為RRETI，從而解決了CLI存在的問題。RRET基本原理與FRET類似，但以放射性同位素衰變(或X射線)為能量供體和熒光團為能量受體，涉及高能粒子通過某種介質誘導瞬時偶極矩，從而實現能量轉移[10-11]。外照射共振能量轉移顯像主要由X射線激發稀土納米探針如Eu3 +納米粒引起發光，實現活體光學成像，包括X射線輻射致切倫科夫光成像(X-CLI)[11]和X射線輻射致發光成像(X-Radioluminescence imaging，X-RLI)[31-32]。內照射共振能量轉移顯像主要有切倫科夫輻射共振能量轉移成像(CRRETI)[10]、多種放射性致發光成像(MR-RLI)[33]和γ-射線輻射致發光成像(GR-RLI)[34-35]。RRETI已在腫瘤診斷、療效評價、靶區確定和導向治療等方面展現出巨大的應用前景。

RRETI受體主要有QD、金納米粒和稀土納米粒。Dothager等[10]采用QD納米粒的斯托克斯效應，以18F-氟代脫氧葡萄糖(18F-FDG)為能量供體和QD為能量受體，在2010年首先建立了切倫科夫輻射共振能量轉移顯像(CRRETI)技術，獲得了在生物體內產生切倫科夫光紅移成波長更長的熒光，也增加了切倫科夫光信號的組織穿透性。同年，Liu等[33]以發射β和γ射線的131I為供體和QD為受體，用發射寬連續波長131I內激發致QD發光，構建了多種放射性照射量子點光學成像，對活體動物進行MR-RLI，進一步豐富了內照射共振能量轉移顯像理論。Boschi等[36]以發射純β射線32P-ATP為供體和QD為受體，研究了放射性核素與量子點之間的相互作用機制，結果顯示，放射性核素衰變產生的β射線和切倫科夫光都能夠激發QD，實現了QD的雙重激發，證實了β射線激發QD過程中也存在BRET中易忽視的自由激發光產生熒光(FUEL)機理。大多QD-CRRET系統是基于CL源和QD間的隨機相互作用，會導致CL源和QD生物分布間的不匹配?？稍赒D內摻雜CL源制成自發光64Cu-CdSe/ZnS納米探針，用于荷瘤模型正電子發射斷層(PET)-CRRET雙模式顯像?；赒D在某些實體瘤中具有高通透性和滯留效應(EPR)，64Cu-CdSe/ZnS探針可被動靶向腫瘤組織而被高攝取[8]。為克服QD納米探針潛在毒性的缺陷，Guo等[37]制成了低毒性QD納米探針64Cu-CuInS/ZnS，用于荷瘤模型CRRETI，取得了預期效果。為提高QD探針的特異性，Li等[38]制備了靶向整合素受體多功能蛋白質微球(MS)探針64Cu-QD-MS-cRGD，已成功用于動物動脈粥樣硬化斑PET和CRRETI顯像。為了研制高性能、低毒和良好生物相溶性的RRETI探針，近紅外放射性谷胱甘肽包被金納米粒(GS-198Au-AuNPs)[39]、放射發光198Au摻雜金納米籠(198Au-AuNCs)[40]和自發光64Cu摻雜金納米團簇(64Cu-AuNCs)[41]已研制成功，并用于活體動物和荷瘤動物模型PET(或SPECT)和CR-RETI雙模式顯像，荷瘤組織表現良好金納米探針攝取。稀土納米粒也已經用于RETI。Sun等[32]制備了油酸包被Ba0.55Y0.3F2:Eu3+和PEG包被Ba0.55Y0.3F2:Eu3+納米探針，以X射線為能量供體和Eu3+熒光納米探針為能量受體，構建了X射線輻射致發光成像，已用于荷瘤模型X-RLI。另外，以18F-FDG為能量供體和Eu3+熒光納米探針為能量受體，首次建立了18F-FDG激發Eu3+熒光顯像方法，實現了荷瘤模型內照射共振能量轉移顯像。Hu等[35]在此基礎上設計和構建了放射性藥物(18F-FDG)激發Eu3+熒光顯像方法，成功完成了荷瘤模型PET和RRET雙模式顯像。但該方法利用的是18F-FDG和氧化銪(EO)納米?；旌咸结?，實用性有限。Zhan等[34]設計合成了89Zr-Gd2O2S:Eu@PEG納米探針，以89Zr為能量供體和Gd2O2S:Eu為能量受體，建立了γ-射線輻射致發光成像，成功實現淋巴結定位PET和GR-RLI雙模式顯像。切倫科夫發光納米粒猝滅劑也可用于腫瘤PET和CRRETI雙模式顯像[42]，進一步豐富了內照射共振能量轉移顯像理論。

3 小結與展望

共振能量轉移分子顯像是分子顯像研究的熱點領域之一。與傳統OI比較，可顯著提高OI光信號強度和組織穿透能力，從而可對一定的深度組織實現分子顯像，并在生物功能大分子間相互作用研究以及分子顯像導向治療的可視化精準診療方面發揮獨特作用。但是，FRETI需要外部射線或光源激發，而BRETI、CRETI和RRETI可彌補FRETI不足。BRETI和CRETI也具有一定局限性，其探針系統相對較為復雜，BRETI的能量受體需要結合或修飾發光酶，CRETI的能量受體需要結合或修飾化學發光底物。雖然RRETI涉及放射性，但是最有潛力轉化為臨床應用的較為簡單的RETI技術，且可實現核醫學和光學雙模式分子顯像。目前，以124I和Cy5-C dots分別作為能量供體和能量受體，構建了124I標記含染料Cy5超微無機雜交C點納米探針124I-cRGDY-PEG-C dots，已用于腫瘤患者PET和光學雙模式分子顯像，顯示出較好的臨床應用前景[43]。該工作的完成為相關RETI臨床轉化應用奠定了基礎。

光信號強度、組織穿透性和納米探針毒性是制約RETI發展和臨床轉化的關鍵因素。目前，FRETI外部激發源的選擇多樣性和新型供體染料的發展，BRETI新型能量供體發光酶和CRETI新型供體化學發光底物的研制，以及RRETI多種優良特性的放射性核素和放射性藥物[44]的選擇和利用，為提高RETI光信號強度和組織穿透性提供了重要保障。另外，RETI使用的能量受體大多數為納米材料，隨著新型有機染料、低毒QD、AuNPs、石墨烯和稀土金屬等納米材料的出現和發展，有望研發出較為理想的能量受體以及低毒性、良好光信號強度和組織穿透性的新型納米探針，加快RETI的臨床轉化應用。

共振能量轉化分子顯像是RETI發展的必然趨勢。光聲成像(PAI)是一種在脈沖激光照射下由光能轉化為熱能再轉化為機械能并激發產生光聲信號的共振能量轉化分子顯像技術，可顯著改善RETI的光信號強度和組織穿透性，是目前分子影像學最前沿研究領域之一，已用于腫瘤早期檢測和治療監控研究[45]。但PAI需要外部脈沖激光源的激發，研發內部源激發的新型共振能量轉化分子顯像具有廣闊的發展前景。

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Resonance Energy Transfer Molecular Imaging Application in Biomedicine

NIE Da-hong1,2, TANG Gang-hua1,3

(1.GuangdongEngineeringCenterforTranslationalApplicationsofRadiopharmaceuticals,TheFirstAffiliatedHospital,SunYat-SenUniversity,Guangzhou510080,China; 2.DepartmentofRadiotherapy,TheFirstAffiliatedHospital,SunYat-SenUniversity,Guangzhou510080,China;3.DepartmentofNuclearMedicine,TheFirstAffiliatedHospital,SunYat-SenUniversity,Guangzhou510080,China)

Resonance energy transfer molecular imaging (RETI) can markedly improve signal intensity and tissue penetrating capacity of optical imaging, and have huge potential application in the deep-tissue optical imaging in vivo. Resonance energy transfer (RET) is an energy transition from the donor to an acceptor that is in close proximity, including non-radiative resonance energy transfer and radiative resonance energy transfer. RETI is an optical imaging technology that is based on RET. RETI mainly contains fluorescence resonance energy transfer imaging (FRETI), bioluminescence resonance energy transfer imaging (BRETI), chemiluminescence resonance energy transfer imaging (CRETI), and radiative resonance energy transfer imaging (RRETI). RETI is the hot field of molecular imaging research and has been widely used in the fields of biology and medicine. This review mainly focuses on RETI principle and application in biomedicine.

resonance energy transfer imaging; fluorescence resonance energy transfer; bioluminescence resonance energy transfer; chemiluminescence resonance energy transfer; radiative resonance energy transfer

2016-07-13;

2016-08-09

R817.4

A

1000-7512(2016)04-0248-09

10.7538/tws.2016.29.04.0248