В последние два десятилетия молекулярная биология стремительно развивалась, и, в частности, изучение молекулярной биологии сердечно-сосудистой системы и механизмов возникновения и прогрессирования заболеваний привело к серьезным изменениям в области профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Молекулярная визуализация в настоящее время является новой междисциплинарной дисциплиной, которая позволяет проводить качественные и количественные исследования биологических процессов на клеточном и молекулярном уровнях в живом состоянии. Методы молекулярной визуализации имеют большой потенциал в исследованиях сердечно-сосудистых заболеваний и стволовых клеток благодаря своим уникальным преимуществам. Концепция молекулярной визуализации была впервые представлена профессором Вайследером в Гарвардском университете в 1999 году, и по мере развития понимания молекулярной визуализации она стала рассматриваться как новая междисциплинарная дисциплина для обнаружения основных событий молекулярных процессов in vivo на клеточном и молекулярном уровнях с помощью неинвазивной визуализации для понимания места, уровня, распределения и продолжительности экспрессии конкретных генов или белков in vivo. И последнее мнение заключается в том, что методы молекулярной визуализации могут контролировать и регистрировать временное и пространственное распределение молекулярных или клеточных событий прямо или косвенно, и могут применяться в области биологии, химии, биологии, диагностики заболеваний и терапии. Основные принципы молекулярной визуализации таковы: подготовленный молекулярный зонд вводится в клетки живой ткани; меченый молекулярный зонд вступает во взаимодействие с молекулой-мишенью; информация, испускаемая молекулярным зондом, затем регистрируется с помощью современного оборудования для визуализации, и после компьютерной обработки формируется молекулярное изображение, функциональное метаболическое изображение или изображение трансформации генов живой ткани. Для визуализации требуется четыре основных условия: 1. высокоаффинный зонд. 2. зонд для молекулярной визуализации может проникать через биологические барьеры, такие как сосудистые структуры, клеточные мембраны и т.д. 3. наличие системы усиления сигнала зонда; 4. наличие быстрого и чувствительного метода визуализации с высоким разрешением. С развитием понимания уязвимых бляшек было установлено, что степень стеноза и возникновение острых коронарных синдромов не совсем положительно коррелируют, а разрыв бляшки может быть истинным виновником тромбоза. Визуализация коронарных бляшек имеет большое значение для понимания стабильности бляшек и прогнозирования острых сердечных событий, а молекулярная визуализация лучше всего подходит для выявления инфильтрации макрофагов моноцитами. Создав теоретическую основу для высокоспецифичного, чувствительного и быстрого обнаружения одиночных молекул и молекулярной визуализации, а также изучив теорию и методы высокоточной, высокоразрешающей и быстрой мультимодальной визуализации, мы сможем добиться раннего выявления уязвимых бляшек и объективной оценки уязвимости, а также помочь выяснить молекулярные механизмы, лежащие в основе возникновения и развития уязвимых бляшек. В клинической практике, изучая внутренние и внешние факторы, вызывающие уязвимый разрыв бляшки, сначала оценивается уязвимость бляшки с помощью анализов крови и визуализации, затем проводится непрерывный неразрушающий мониторинг в реальном времени триггеров уязвимого разрыва бляшки, в дополнение к изучению механизма разрыва бляшки в контексте периваскулярной среды, для оценки риска пациента и раннего предупреждения. Визуализация нейрорецепторов в ядерной медицине является новым, неинвазивным методом изучения нейробиологии сердца на рецепторно-молекулярном уровне in vivo и имеет большое клиническое значение для этиологического исследования, ранней диагностики и руководства лечением нарушений, связанных с сердечной деятельностью. Нуклеин — это единственная доступная в настоящее время методика для клинической визуализации нейрорецепторов сердца in vivo. В экспериментах in vitro нейровизуализирующий агент 123-MIBG (123I-MIBG) был значительно сконцентрирован в нормальной ткани миокарда и значительно менее сконцентрирован в инфаркте миокарда, сердечной недостаточности и гипертрофии, и показал большую площадь дефекта, чем при визуализации миокарда с помощью 201TI. Этот метод визуализации не только помогает определить прогноз пациентов с сердечной недостаточностью и контролировать их реакцию на медикаментозную терапию, но и используется для прогнозирования риска развития желудочковой тахикардии и фибрилляции желудочков у пациентов. Постинфарктный ВРМ является важным фактором, который напрямую влияет на клиническое течение и прогноз пациента. Исследования инфаркта миокарда на животных с использованием MMP (матричная металлопротеиназа) — таргетных визуализирующих агентов показали 5-кратное увеличение поглощения визуализирующих агентов в инфарктной области по сравнению с 2-кратным увеличением в неинфарктной области. Кроме того, использование томографии миокарда с 99m Tc-MIBI для анализа серии изображений миокарда в состоянии покоя после острого инфаркта миокарда позволяет объективно оценить изменения в степени ремоделирования желудочков. Важным преимуществом визуализации миокарда при наблюдении ремоделирования желудочков является то, что она позволяет визуализировать постинфарктное повреждение функции клеток миокарда до структурных изменений. Ремоделирование желудочков также позволяет получить неинвазивное и объективное представление о влиянии различных методов лечения на ремоделирование левого желудочка после острого инфаркта миокарда, что может помочь в руководстве клиническим лечением и определении прогноза пациентов. Генный или стволовой cel1 может использоваться в качестве «лекарства» для восстановления и восполнения генетических повреждений и продуктов их экспрессии, прямо или косвенно, или для восстановления или даже замены утраченных тканей и органов. Однако генная терапия и трансплантация стволовых клеток все еще имеют множество неотложных проблем, не последней из которых является невозможность отследить и идентифицировать пересаженные стволовые клетки in vivo и объективно оценить их эффективность. В настоящее время основные методы, используемые в молекулярной визуализации для отслеживания стволовых клеток in vivo, включают оптическую визуализацию, магнитно-резонансную визуализацию, ультразвуковую визуализацию, визуализацию в ядерной медицине, последняя в основном включает однофотонную эмиссионную компьютерную томографию и позитронно-эмиссионную компьютерную томографию, и мы стали пионерами в использовании мультимодальной системы визуализации репортерных генов для изучения выживания, пролиферации и миграции эмбриональных стволовых клеток, пересаженных в миокард (Cao F, etal. etal. Circulation 2006). Эмбриональные стволовые клетки мыши, несущие три репортерных гена, слитые с Fluc, мономерным красным флуоресцентным белком (mrfp) и усеченной тимидинкиназой вируса простого герпеса (HSV-ttk), были введены в миокард взрослой обнаженной мыши и визуализированы с помощью биолюминесценции и ПЭТ в течение 4 недель после инъекции, показав, что сигнал биолюминесценции люциферазы светлячка (Fluc) в сердце на протяжении всего периода исследования На протяжении всего периода исследования наблюдалось устойчивое увеличение сигнала биолюминесценции люциферазы Fluc (Fluc) и сигнала нуклеофила 18F-FHBG против HSV-ttk, а также гистологически подтвержденное образование тератомы в миокарде крыс. Наркотические дозы ганцикловира прекращают синтез ДНК в клетках, содержащих вирус HSV-ttk, таким образом, HSV-ttk является одновременно геном-репортером PET и геном-самоубийцей. Заменив промотор убиквитина на тканеспецифический промотор, можно проводить будущие исследования дифференцировки пересаженных стволовых клеток. В заключение, мультимодальные репортерные гены в сочетании с неинвазивными методами визуализации позволяют неинвазивно и высокопроизводительно определять биологические и физиологические свойства живых стволовых клеток in vivo в течение длительного периода времени. Предыдущие исследования показали, что иммунные свойства эмбриональных стволовых клеток человека обусловлены, например, низкой экспрессией молекул MHC и/или подавляющей лимфоциты продукцией TGF-β в этих клетках. Однако мы обнаружили, что эмбриональные стволовые клетки человека in vivo могут привести к специфическому для донора иммунному распознаванию и отторжению, а также к формированию иммунной памяти. Для разработки и изучения стратегий борьбы с иммунным отторжением нам необходимы надежные методы визуализации для отслеживания и измерения поведения клеток после трансплантации. Наиболее важным преимуществом применения биоаутолюминесцентной визуализации in vivo является то, что репортерный ген fLuc, интегрированный в ДНК трансплантированных стволовых клеток, экспрессируется только в живых клетках, что делает его высокоточным средством отслеживания отторжения трансплантата in vivo. С помощью этого метода стало ясно, что иммунореактивные мыши оказывают повреждающее действие на эмбриональные стволовые клетки человека по сравнению с иммунодефицитными мышами, и что это явление усугубляется при повторной трансплантации стволовых клеток. В заключение следует отметить, что методы молекулярной визуализации находятся на стадии исследований и быстро развиваются, чтобы обеспечить неинвазивное, в режиме реального времени обнаружение и отслеживание пересаженных сердечно-сосудистых стволовых клеток и генной терапии, а также способствовать развитию и совершенствованию этого терапевтического метода. Каждый метод визуализации имеет уникальные преимущества и недостатки и должен быть выбран соответствующим образом для конкретных требований каждого исследования. Эти исследования все еще находятся на предварительной стадии и потребуют неустанного сотрудничества и усилий исследователей в различных областях, включая фундаментальные исследования и визуализацию, чтобы завершить переход от экспериментов на животных к клиническому применению и способствовать развитию этого терапевтического метода.