對(duì)于在藥物發(fā)現(xiàn)中采用臨床前成像，成像生物標(biāo)志物起著核心作用。成像生物標(biāo)志物的生物化學(xué)特性，決定了所評(píng)定的分子過(guò)程的性質(zhì)。在藥物研發(fā)的多個(gè)不同方面，分子成像都具有重要作用，其中每個(gè)方面都可能要求示蹤劑具備不同的特性。有多種不同的分子、放射性同位素標(biāo)記和技術(shù)，可支持范圍廣泛的應(yīng)用。

小動(dòng)物PET/CT成像系統(tǒng)是目前被廣泛應(yīng)用于藥物研究的advanced的多模態(tài)顯像，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)解剖形態(tài)學(xué)顯像和功能學(xué)顯像。小動(dòng)物活體PET /CT分子影像系統(tǒng)的配備使得科研機(jī)構(gòu)可以以一個(gè)全新、深入的視野來(lái)觀測(cè)生物體內(nèi)的精細(xì)復(fù)雜的生理和代謝過(guò)程，突破基因科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究和藥物研發(fā)中的障礙，研發(fā)工作達(dá)到一個(gè)全新的深度和廣度。所影響和促進(jìn)的學(xué)科包括生物學(xué)、化學(xué)、心臟病學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、免疫學(xué)、核醫(yī)學(xué)、腫瘤學(xué)、藥理學(xué)、放射學(xué)等。

PET顯像利用示蹤原理和正電子符合探測(cè)技術(shù)，在組織細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子水平顯示活體動(dòng)物組織器官的功能改變、細(xì)胞代謝、分子結(jié)合與信息傳遞等生物學(xué)特征和生化代謝過(guò)程。CT掃描是利用組織對(duì) X 線吸收率的差異，可清晰顯示活體動(dòng)物組織結(jié)構(gòu)和解剖學(xué)形態(tài)改變。PET/CT 是將 PET和CT 有機(jī)地組合在一起，通過(guò)計(jì)算機(jī) (及特殊軟件 ) 進(jìn)行連接和共處理的三位一體的復(fù)合影像系統(tǒng)，是目前adanved的功能分子影像設(shè)備。

小動(dòng)物PET/ CT在腫瘤、心臟病學(xué)、臨床前藥物研究及遺傳基因研究領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。

1、在腫瘤研究中的應(yīng)用惡性腫瘤及其轉(zhuǎn)移灶具有細(xì)胞生長(zhǎng)速度快、新陳代謝旺盛、增殖能力強(qiáng)等特點(diǎn)，其攝取的脫氧葡萄糖達(dá)正常細(xì)胞的二至十倍。另外，惡性腫瘤組織在蛋白質(zhì)、DNA合成明顯增加，特別是有些惡性腫瘤，如breast癌、前列腺癌、內(nèi)分泌腫瘤等，腫瘤細(xì)胞存在某些受體（如雌激素、雄性激素、*受體等）或抗體高表達(dá)現(xiàn)象。利用惡性腫瘤這些病理生理改變，采用正電子核素標(biāo)記葡萄糖、氨基酸、核苷酸、配體拮抗劑或抗體及乏氧等為顯像劑，在腫瘤早期，癌細(xì)胞在人體內(nèi)尚未形成明顯腫瘤時(shí)，就能從分子水平了解腫瘤發(fā)生、發(fā)展的動(dòng)態(tài)過(guò)程。將腫瘤早期診斷推進(jìn)到分子影像的新時(shí)代是目前腫瘤研究中急待開(kāi)展的新課題。

PET動(dòng)態(tài)定量分析能全面的提供腫瘤葡萄糖代謝信息，如：根據(jù)動(dòng)態(tài)顯像對(duì)腫瘤葡萄糖代謝率精確計(jì)算及獲取腫瘤葡萄糖攝取常數(shù)（Ki）等。K常數(shù)與腫瘤葡萄糖代謝相關(guān)基因的表達(dá)緊密相關(guān)，通過(guò)動(dòng)態(tài)顯像不僅可得到相關(guān)基因表達(dá)的變化，從而可實(shí)現(xiàn)腫瘤的早期診斷，而且也可以根據(jù)Ki更早期的監(jiān)測(cè)腫瘤對(duì)*藥物的反應(yīng)性。因此搭建一個(gè)腫瘤動(dòng)態(tài)定量分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)腫瘤早期診斷，建立抗腫瘤藥物敏感監(jiān)測(cè)手段，靈敏監(jiān)測(cè)靶向藥物的作用靶點(diǎn)及療效，預(yù)測(cè)抗腫瘤藥物的敏感與耐藥，揭示藥物作用靶點(diǎn)、機(jī)制已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2、在nerve科學(xué)研究中的應(yīng)用

腦代謝顯像利用18F-FDG可測(cè)定腦組織葡萄糖代謝率?？稍\斷多種因腦發(fā)育過(guò)程及病理生理改變而導(dǎo)致葡萄糖利用異常的疾病，例如早老性癡呆癥、帕金森氏病、癲癇。腦氨基酸代謝顯像主要反映腦內(nèi)蛋白質(zhì)合成代謝水平，目前臨床common seen 的11C-MET易穿透血腦屏障進(jìn)人腦組織，注藥后一定時(shí)間進(jìn)行腦代謝顯像就可獲得氨基酸在腦內(nèi)分布的斷層影像，利用生理數(shù)學(xué)模型即可獲得腦內(nèi)氨基酸攝取和蛋白質(zhì)合成動(dòng)力學(xué)功能代謝參數(shù)。腦受體顯像主要分為:①多巴胺受體顯像，與震顫性麻痹、精神分裂癥、遲發(fā)性運(yùn)動(dòng)障礙、躁郁性精神病、亨廷頓氏舞蹈癥等疾病有關(guān)。②乙酞*受體顯像，與早老性癡呆、重癥肌無(wú)力等疾病有關(guān)。③5一羥色胺受體顯像，與精神分裂癥、精神發(fā)育遲緩、

帕金森氏病等疾病有關(guān)。腦受體顯像可診斷有關(guān)疾病的受體障礙，觀察治療效果，指導(dǎo)和改進(jìn)治療方案，提高療效并降低副反應(yīng)。除上述各方面外，還可用于藥物戒癮性和依賴性等研究。

3、在心臟病學(xué)研究中的應(yīng)用

PET可以進(jìn)行心肌灌注、代謝、nerve受體以及基因等顯像，從而有效地反應(yīng)心臟生理和病理變化，對(duì)冠心病的診斷、冠狀動(dòng)脈病變程度和范圍的評(píng)價(jià)、心肌存活的評(píng)估、預(yù)后判斷和療效評(píng)估的價(jià)值已得到*。18F－FDG心肌PET顯像是評(píng)價(jià)心肌存活的“金標(biāo)準(zhǔn)”，與心肌灌注成像結(jié)合應(yīng)用，根據(jù)代謝－灌注是否匹配可以有效判斷心肌細(xì)胞有無(wú)活性。

4、在遺傳基因研究中的應(yīng)用

小動(dòng)物PET /CT顯像在基因治療中，也可發(fā)揮重要的作用，不僅可以對(duì)基因載體體內(nèi)分布成像，還可以對(duì)基因表達(dá)位置、豐度及表達(dá)時(shí)間進(jìn)行持續(xù)定量監(jiān)測(cè)。外源基因的表達(dá)多是通過(guò)體外的實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)，但體外方法在臨床試驗(yàn)中不能動(dòng)態(tài)地獲知轉(zhuǎn)基因表達(dá)的部位、幅度和時(shí)間，所以其結(jié)果可能與基因在體內(nèi)實(shí)際作用出現(xiàn)偏差。采用小動(dòng)物等分子影像學(xué)成像系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)計(jì)一系列特異性探針，可望實(shí)時(shí)顯示該基因在體內(nèi)的作用過(guò)程。在基因治療方面，也同樣可在體內(nèi)觀察基因載體在體內(nèi)轉(zhuǎn)基因表達(dá)的有效性，判斷體內(nèi)轉(zhuǎn)基因情況是否足夠產(chǎn)生臨床療效等。

5、在臨床前藥物研究中的應(yīng)用

制藥行業(yè)是臨床前成像大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。制藥行業(yè)的top企業(yè)很早就認(rèn)識(shí)到了活體成像對(duì)新藥研發(fā)的巨大作用。制藥行業(yè)對(duì)降低成本和提高成功率的追求，推進(jìn)了成像技術(shù)在藥物發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用。隨著新藥研發(fā)成本達(dá)到20億美元，以及新藥提交監(jiān)管機(jī)構(gòu)審批的成功率降至十二分之一，許多制藥企業(yè)紛紛借助成像技術(shù)來(lái)提高成功率，同時(shí)降低成本。這要求治療學(xué)專業(yè)人士轉(zhuǎn)變思維范式，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中盡早應(yīng)用成像技術(shù)，以產(chǎn)生影響，并確保研發(fā)成果切實(shí)有效。在藥物研發(fā)中，可以利用適當(dāng)?shù)姆派湫詷?biāo)記配體，通過(guò)成像測(cè)定藥物靶向表達(dá)和靶活度?；蛘?，采用“標(biāo)記藥物”方法，直接測(cè)定藥物的生物分布和藥代動(dòng)力學(xué)（PK）?？梢詸z測(cè)藥物與靶之間的相互作用，推導(dǎo)出劑量反應(yīng)關(guān)系，在未來(lái)的臨床試驗(yàn)中為劑量?jī)?yōu)化提供依據(jù)。在藥效學(xué)（PD）方面，可以利用成像來(lái)測(cè)定新療法的早期反應(yīng)，提供藥效的生物標(biāo)志物，以及監(jiān)測(cè)隨著時(shí)間的推移，疾病的進(jìn)展或?qū)χ委煹姆磻?yīng)。分子成像影響藥物研發(fā)過(guò)程的關(guān)鍵在于，僅需很少甚至無(wú)需修改，就能將這些結(jié)果直接轉(zhuǎn)化到臨床應(yīng)用。分子成像的這種堪稱unique的從臨床前直接轉(zhuǎn)化到臨床應(yīng)用的過(guò)程，有助于彌合動(dòng)物研究與人類研究之間的隔閡。小動(dòng)物活體PET /CT在藥物開(kāi)發(fā)研究中大致分為三類：

（1）先導(dǎo)化合物優(yōu)化涉及新的候選藥物。可以利用分子成像，通過(guò)直接標(biāo)記藥物（通常采用11C）并跟蹤藥物在身體中分布的時(shí)間進(jìn)程，加深理解。如果放射性同位素可以直接替換分子結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定同位素，那么，其化學(xué)性質(zhì)應(yīng)當(dāng)是*相同的。臨床前成像在生物分布研究中的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一就是，可以利用單獨(dú)的動(dòng)物來(lái)跟蹤隨著時(shí)間的推移，分布情況的發(fā)展。傳統(tǒng)的方法需要使用許多動(dòng)物，每一只動(dòng)物僅用于特定時(shí)間點(diǎn)，以獲得關(guān)于藥代動(dòng)力學(xué)的信息。

（2）利用臨床前成像，可以確定候選藥物的清除途徑和清除率，這也有助于早期藥物開(kāi)發(fā)。由于成像將顯示藥物在膀胱中的積聚（對(duì)腎清除而言），可以通過(guò)在一段時(shí)間內(nèi)采集一系列圖像，并分析活性水平，量化腎清除的藥物。還可以通過(guò)測(cè)定成像生物標(biāo)志物附著在感興趣靶點(diǎn)的比率和表征去耦率（如果有），確定藥物的結(jié)合情況。更進(jìn)一步，可以利用競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，將其他傳統(tǒng)的配體用于相同的受體系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)定受體的相對(duì)“阻斷”率，可以確定新藥的結(jié)合親和力。這個(gè)方法common見(jiàn)的應(yīng)用是nerve受體結(jié)合，即，利用PET顯像劑與藥物競(jìng)爭(zhēng)，從而確定血藥濃度與受體占用率之間的關(guān)系。實(shí)現(xiàn)了相對(duì)較高的占用率之后，如果藥效很低甚或無(wú)藥效，則表明該候選藥物不可用于該應(yīng)用。

（3）在臨床藥物研發(fā)中，替代終點(diǎn)是一個(gè)引人關(guān)注的領(lǐng)域，該技術(shù)“有望根據(jù)流行病學(xué)、治療學(xué)、病理生理學(xué)或其他科學(xué)證據(jù)，預(yù)測(cè)臨床療效（傷害或無(wú)效）”。作為一種經(jīng)驗(yàn)證的替代終點(diǎn)，生物標(biāo)志物可以盡早提供關(guān)于藥效的信息。包括利用FLT（18F氟代胸苷）來(lái)表征核苷轉(zhuǎn)運(yùn)，以測(cè)定細(xì)胞增殖。許多制藥企業(yè)都在臨床研究中利用FLT來(lái)盡早獲得關(guān)于新藥有效性的信息.