Covalent organic frameworks (COFs) are porous crystalline polymers in which organic units are linked by covalent bonds and have a regular arrangement at the atomic level. Recently, the COFs have been much attention in bio-medical area such as bio-imaging, drug delivery, and therapeutics. These 2D nanoparticles are proving their value in nanomedicine due to their large surface area, functionalization through functional groups exposed on the surface, chemical stability due to covalent bonding, and high biocompatibility. The high ω-electron density and crystallinity of COFs makes it a promising candidate for bioimaging probes, and its porosity and large surface area make it possible to be utilized as a drug delivery vehicle. However, the low dispersibility in water, the cytotoxicity problems of COFs are still challenged to be solved in the future. In this regard, several efforts that increase the degree of dispersion through functionalization on the surface of COFs for the application to the biomedical field have been reported. In this review, we would like to describe the advantages and limitations of COFs for bio-imaging and anti-cancer treatment.
목적: 광학적 분자 발광영상은 발광효소를 이용하여 발광하는 빛의 신호를 영상화하는 기법이다. 발광하는 광량이 분자 변화 또는 세포 수와 비례하고 신호 대 잡음비가 좋아서 영상을 얻고, 정략분석이 가능하다. 이 연구에서는 정량적 분석을 위해 비례적 측정 정량화기법을 개발하였다. 대상 및 방법: 개발 중인 ALIS (animal light imaging system) 광학발광영상 카메라에서 박테리아 수를 달리한 박테리아 광원 3가지와 또 다른 3가지 광원을 이용하여 발광영상을 측정하였다. 일정한 세기의 광원에 대해서 측정 방법을 수학적으로 표현하기 위해 cd와 광속의 개념을 이용하여 간단한 수식을 유도하였다. 실험을 통해 측정시간 1초를 기준으로 얻어진 값으로 표준 정량화 함수를 얻었다. 얻어진 정량화 함수를 이용하여 박테리아를 이용한 실험에 필요한 함수의 상수 값을 구했으며, 세 가지 세기가 다른 광원을 이용하여 측정한 값을 측정시간과 함께 정량화 식에 대입하여 측정하였다. 결과: 표준측정함수를 이용하여 측정시간에 비례하는 정량적 값을 얻을 수 있었다. 정량화결과를 측정시간으로 나눠준 값은 일정하였으며, 측정시간에 대비한 비례적 값을 얻을 수 있었다. 결론: 측정한 결과를 정량화 함수에 대입하여 정량화시킨 값은 표준정량화 하기에 적합하였다. 이 정량화 방법은 다른 광학적 분자영상 장비에 적용하여도 빛의 세기를 표준화 시킬 수 있을 뿐 만 아니라 성격이 다른 각각의 광원에 대해서도 보다 정량적인 분석을 시행할 수 있으므로, 새로운 표준 정량화 방법으로 발전시킬 수 있을 것으로 기대한다.
As an intracellular degradation system, autophagy is an essential and defensive cellular program required for cell survival and cellular metabolic homeostasis in response to various stresses, such as nutrient deprivation and the accumulation of damaged organelles. In general, autophagy flux consists of four steps: (1) initiation (formation of phagophore), (2) maturation and completion of autophagosome, (3) fusion of autophagosomes with lysosomes (formation of autolysosome), and (4) degradation of intravesicular components within autolysosomes. The number of genes and reagents that modulate autophagy is increasing. Investigation of their effect on autophagy flux is critical to understanding the roles of autophagy in many physiological and pathological processes. In this review, we summarize and discuss ways to analyze autophagy flux quantitatively and qualitatively with the use of imaging tools. The suggested imaging method can help estimate whether each modulator is an inhibitor or a promoter of autophagy and elucidate the mode of action of specific genes and reagents on autophagy processes.
Imaging distribution of ${\beta}-amyloid$ plaques in Alzheimer's disease is very important for early and accurate diagnosis. Early trial of the ${\beta}-amyloid$ plaques includes using radiolabeled peptides which can be only applied for peripheral ${\beta}-amyloid$ plaques due to limited penetration through the blood brain barrier (BBB). Congo red or Chrysamine G derivatives were labeled with Tc-99m for imaging ${\beta}-amyloid$ plaques of Alzheimer patient's brain without success due to problem with BBB penetration. Thioflavin T derivatives gave breakthrough for ${\beta}-amyloid$ imaging in vivo, and a benzothiazole derivative [C-11]6-OH-BTA-1 brought a great success. Many other benzothiazole, benzoxazole, benzofuran, imidazopyridine, and styrylbenzene derivatives have been labeled with F-18 and I-123 to improve the imaging quality. However, [C-11]6-OH-BTA-1 still remains as the best. However, short half-life of C-11 is a limitation of wide distribution of this agent. So, it is still required to develop an Tc-99m, F-18 or I-123 labeled agent for ${\beta}-amyloid$ imaging agent.
Monoamine oxidases catalyze the oxidative deamination of dietary amines and amine neurotransmitters, and assist in maintaining the homeostasis of the amine neurotransmitters in the brain. Dysfunctions of these enzymes can cause neurological and behavioral disorders including Parkinson's and Alzheimer's diseases. To understand their physiological roles, efficient assay methods for monoamine oxidases are essential. Reviewed in this Perspective are the recent progress in the development of fluorescent probes for monoamine oxidases and their applications to enzyme assays in cells and tissues. It is evident that still there is strong need for a fluorescent probe with desirable substrate selectivity and photophysical properties to challenge the much unsolved issues associated with the enzymes and the diseases.
Histone Deacetylases (HDACs) are enzymes that have control gene expression regulation and cell state. In additions, inhibitions of HDACs are associated with growth arrest, differentiation, or apoptosis of tumor cell. Thus HDAC inhibition is one of the interesting biological targets. A variety of HDAC inhibitors has been developed by many scientists, and some of chemical structures related with HDAC inhibitors were modified to give radiolabeled HDAC inhibitors for positron emission tomography (PET) study. In this highlight review, the development of radiolabeled HDAC inhibitors for PET study are described.
목적: 본 연구는 일측 뇌관류결손이 있는 뇌경색 환자들에서 $^{99m}Tc-ECD$ 단일 광자방출단층촬영술을 이용하여 반대측 국소 뇌관류의 변화를 관찰하고자 하였다. 대상 및 방법 : 뇌관류결손이 있는 뇌경색 환자 57명이 대조군에 포함되었으며, 좌측과 우측 뇌경색 환자군으로 구분하였으며, 이들은 발병 시기에 따라 6개월을 기준으로 급성 뇌경색 환자군, 만성뇌경색 환자군으로 구분하였다. 대조군들 모두 국소 뇌관류를 측정하고자 SPM분석을 이용한 $^{99m}Tc-ECD$ 단일 광자방출단층촬영술을 실시하였다. 모든 대조군의 결과를 정상 대조군과 비교하였다. 결과: 모든 대조군에서 뇌경색 반대측 대뇌피질에서 뇌관류 증가가 관찰되었으며, 뇌경색 대뇌측에서의 뇌관류 증가는 관찰되지 않았다. 만성 뇌경색 대조군에서는 뇌병변 반대측 일차 감각운동피질에서의 뇌관류 증가가 관찰되었으나, 급성 뇌경색 대조군에서는 관찰되지 않았다. 만성 좌측 뇌경색 대조군에서는 우측 소뇌 뇌관류 증가가 관찰되었다. 결론: 뇌혈류 SPECT의 SPM분석에서 일측성 뇌경색 환자에서 뇌경색 반대측 대뇌의 혈류가 증가하고, 일부 환자군에서는 뇌경색 동측 소뇌의 혈류도 증가함을 관찰하였다. 그러나 이러한 소견이 뇌기능의 회복 기전과 직접적으로 연관성이 있는지 증명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.
Objective: To investigate the relationship between 18F-FDG PET/CT semi-quantitative parameters and the International Association for the Study of Lung Cancer, American Thoracic Society/European Respiratory Society (IASLC/ATS/ERS) histopathologic classification, including histological subtypes, proliferation activity, and somatic mutations. Materials and Methods: This retrospective study included 419 patients (150 males, 269 females; median age, 59.0 years; age range, 23.0-84.0 years) who had undergone surgical removal of stage IA-IIIA lung adenocarcinoma and had preoperative PET/CT data of lung tumors. The maximum standardized uptake values (SUVmax), background-subtracted volume (BSV), and background-subtracted lesion activity (BSL) derived from PET/CT were measured. The IASLC/ATS/ERS subtypes, Ki67 score, and epidermal growth factor/anaplastic lymphoma kinase (EGFR/ALK) mutation status were evaluated. The PET/CT semi-quantitative parameters were compared between the tumor subtypes using the Mann-Whitney U test or the Kruskal-Wallis test. The optimum cutoff values of the PET/CT semi-quantitative parameters for distinguishing the IASLC/ATS/ERS subtypes were calculated using receiver operating characteristic curve analysis. The correlation between the PET/CT semi-quantitative parameters and pathological parameters was analyzed using Spearman's correlation. Statistical significance was set at p < 0.05. Results: SUVmax, BSV, and BSL values were significantly higher in invasive adenocarcinoma (IA) than in minimally IA (MIA), and the values were higher in MIA than in adenocarcinoma in situ (AIS) (all p < 0.05). Remarkably, an SUVmax of 0.90 and a BSL of 3.62 were shown to be the optimal cutoff values for differentiating MIA from AIS, manifesting as pure ground-glass nodules with 100% sensitivity and specificity. Metabolic-volumetric parameters (BSV and BSL) were better potential independent factors than metabolic parameters (SUVmax) in differentiating growth patterns. SUVmax and BSL, rather than BSV, were strongly or moderately correlated with Ki67 in most subtypes, except for the micropapillary and solid predominant groups. PET/CT parameters were not correlated with EGFR/ALK mutation status. Conclusion: As noninvasive surrogates, preoperative PET/CT semi-quantitative parameters could imply IASLC/ATS/ERS subtypes and Ki67 index and thus may contribute to improved management of precise surgery and postoperative adjuvant therapy.
다중영상화기술은 진단 및 치료 반응평가의 성능향상을 위하여 활발히 연구되고 있으며 하드웨어의 통합에도 불구하고 기기간의 획득방법의 차이에 따라 영상간의 불일치와 계수부족으로 인하여 정합도를 떨어뜨린다. 이에 본 연구에서는 소동물 PET 리스트모드 데이터의 저장형식을 분석하고 잡음 및 통계적 특성을 향상시키기 위하여 이벤트 데이터를 재추출하여 정량적으로 개선된 PET 영상을 획득하고자 하였다. 소동물 리스트모드 Inveon PET 데이터는 소동물에 37 MBq/0.1 ml를 꼬리정맥에 주사하고 60분 후 10분 동안 정적데이터를 획득하였다. 생체신호와 같이 획득된 리스트모드 데이터형식은 48 비트의 패킷크기로 이루어져 있으며 패킷 내에서는 8 비트의 헤더와 40 비트의 payload 영역으로 나누어져 있다. 사이노그램 생성은 그레이코드로 각 패킷의 순서와 흐름을 평가하고 각 패킷의 순서를 CPU에서 검출기위치 변환과 단순 증가 그리고 비모수 부트스트랩 기법을 이용하여 재추출하여 새로운 사이노그램을 생성하였다. 영상은 3 span과 31 ring difference로 설정하여 생성된 사이노그램은 산란 및 감쇠보정을 고려하지 않고 16부분 집합으로 4회 반복하는 OSEM 2D 알고리즘을 이용하여 재구성하였다. 획득된 PET 데이터의 헤더정보에서의 동시계수의 총수는 1,394만 계수였으며, 리스트-이벤트 데이터의 패킷을 분석한 동시계수의 총수는 1,293만 계수였다. PET 데이터의 단순 증가는 최대값이 1.336에서 1.743으로 향상되었으나 잡음이 같이 증가됨을 확인하였다. PET 데이터 재추출 성능은 순차적인 패킷의 payload 값을 시프트연산을 통해 데이터의 위치를 이동시킴으로써 특정 잡음이 제거되거나 대조도가 향상되는 영상을 획득할 수 있었다. 부트스트랩 재추출 기법은 영상의 잡음과 통계적 특성이 개선된 PET 영상을 제공하여 다중영상화시 정합도를 향상시켜 질환의 조기 진단 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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