细胞凋亡磁共振分子影像研究现状

赵相轩，温锋，卢再鸣，郭启勇

作者单位：

中国医科大学附属盛京医院放射科，辽宁省医学影像重点实验室，沈阳 110004

细胞凋亡是细胞程序死亡的最常见形式之一，为人体生长发育和维持自身稳定所必需生理过程，细胞凋亡异常将导致各种疾病的发生[1]。对细胞凋亡通过现代医学影像手段，如CT、PET、SPECT和MRI等进行显像将对相关疾病的诊断、治疗和预后分析至关重要。其定性、定量、实时监测和精准靶向性已被证实远超过传统意义上的宏观医学影像[2-3]。利用特异性凋亡分子靶向探针作为对比剂进行磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)即产生了细胞凋亡分子磁共振影像。笔者对国内外应用MRI技术对细胞凋亡进行分子显像的研究进展进行总结，以便为推动细胞凋亡检测应用临床诊断和疗效判断提供有益线索和思路。

1 细胞凋亡MR分子成像技术基础

细胞凋亡是一种程序化细胞死亡执行过程，伴随着蛋白质、核酸等生命物质的降解、重新合成和耗能。细胞凋亡始于细胞结构和生理过程发生改变，直至凋亡小体产生、被巨噬细胞吞噬而导致细胞的完全消失。可用于MRI的细胞凋亡典型事件有两类：(1)细胞膜磷脂双分子层内侧小页(inner leaflet)上的磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine，PS)或磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine，PE)外翻移位到外侧小页(outer leaflet)。钙离子依赖性Annexin V蛋白(36kDa)可特异性识别细胞膜PS或PE而吸附到凋亡细胞表面，对此类细胞进行标记。PS或PE外翻是早期细胞凋亡检测的生化基础之一[4-5]；(2)细胞凋亡的进程主要由胞内的一系列称为半胱氨酸-天冬氨酸特异性蛋白酶(cysteinylaspartate-specific proteases，Caspase)的蛋白裂解酶控制和调节。Caspase能识别底物蛋白中的特定序列而将其切割。目前共发现了大约13种Caspase蛋白酶，其中Caspase 3、Caspase 7和Caspase 8被特异性抑制剂阻断活性后，细胞凋亡进程被延迟或终止，故Caspase 3和7被称为凋亡执行者，Caspase 8为启动者。凋亡细胞内Caspase 3、7和8蛋白酶对底物蛋白切割识别序列为DEVD (Asp-Glu-Val-ASP，天冬氨酸-谷氨酸-缬氨酸-天冬氨酸)。当细胞内关键性靶蛋白被Caspase裂解酶切割后，生物学功能活性丧失，细胞不可逆的进入凋亡状态。常见的Caspase切割底物有多聚ADP2核糖核酸聚合酶(PARP)，Lamin以及Caspase自身也可以成为上游Caspase切割的对象[6]。

MRI是一种利用原子核在磁场内所产生的信号经重建成像的一种影像技术。MRI具有高空间解析率、无放射性、可任意方向成像、软组织分辨率高、无骨硬化伪影等优点。新型对比剂的出现和广泛应用极大地改善了MRI的信噪比和精准度，缩短了成像时间。目前最主要分子磁共振对比剂有两类[7]，一类是基于螯合钆(Godalinium，Gd)，通过缩短组织纵向弛豫时间(T1对比剂)。另一类是基于磁性氧化铁颗粒通过缩短组织横向弛豫时间(T2对比剂)。但是这种分类也不是绝对，有报道Gd复合物也可以用于T2对比剂，氧化铁颗粒也可用于T1对比剂。将上述Gd或氧化铁纳米颗粒与凋亡特异性检测标志物，如Annexin V或含有CASPase切割序列(如DEVD)的肽类分子偶联后形成的复合物，即可应用于细胞凋亡分子MRI。

2 细胞凋亡磁共振分子探针

2.1 基于超顺磁性氧化铁的凋亡探针

超顺磁性氧化铁(superparamagnetic iron oxide，SPIO)应用于MRI已有30多年的历史。由于其在T2或T2*序列加权成像中具有强阴性对比性，极为容易检出而具有强大的临床应用前景。目前针对的细胞凋亡的SPIO分子磁共振探针主要包括C2–SPIO、Annexin V-SPIO、Annexin V–VSOP、R832-USPIO/R826-USPIO、Annexin V-CLIO和Annexin V-CLIO-Cy5.5等。

2.1.1 C2-SPIO

C2-SPIO [C2 domain of synaptotagmin I (C2)- superparamagnetic iron oxide (SPIO)，C2-SPIO]为突触结合蛋白I (synaptotagmin I)的C2结构域(C2 domain)片段与超顺磁性氧化铁纳米颗粒交联后形成的复合物分子。其中突触结合蛋白I的C2结构域(分子量约为11 kDa)可与细胞膜外翻的磷脂酰丝氨酸(PS)结合，这是构成C2-SPIO识别凋亡细胞的生化基础[8]。体外实验中，MR T2*WI扫描结果显示C2-SPIO可识别Etoposide (依托泊甙，DNA拓扑异构酶II抑制剂)诱导的大鼠淋巴瘤EL4细胞早期凋亡，而对正常未处理的对照细胞没有结合，不产生铁沉积信号，表明离体凋亡细胞可特异性吸附C2-SPIO。C2-SPIO还可通过血液循环到达肿瘤部位，检测其是否有凋亡的发生。动物实验同样证实鼠尾静脉注射C2-SPIO后，进行T2WI成像(TE 30 ms)。Cyclophosphamide (环磷酰胺)和Etoposide联合化疗C57/Bl6荷瘤小鼠EL4移植肿瘤诱导细胞凋亡，MRI只在联合化疗组小鼠肿瘤部位检测到显著铁沉积信号，而在安慰剂处理组没有明显信号，表明C2-SPIO可在体内特异性识别凋亡细胞[9]。考虑到SPIO已在临床上用于检测血液磁共振[10]，因此C2-SPIO具有成为细胞凋亡检测的临床应用潜在价值。值得关注的是该研究中小鼠鼠尾静脉注射探针Fe含量为20 mg/kg换算成成人剂量应为1400 mg/70 kg。而正常情况下Fe的正常给予应该300 mg/person，因此进一步的临床试验可能会给患者或测试者带来Fe过量服用的问题，引起毒性。过高的C2-SPIO可能激活网状内皮系统吞噬细胞活性而诱发Fe累积沉淀。这些都是其临床应用亟待解决的问题。

2.1.2 Annexin V-SPIO

将体外重组表达的Annexin V蛋白直接与SPIO交联后可得到Annexin V-SPIO。Annexin V-SPIO应用于MRI检测心肌细胞凋亡得到初步的验证。Annexin V-SPIO可特异性识别阿霉素(Doxorubicin，Dox)诱导新生胎鼠心肌细胞和成年鼠骨髓间充质干细胞凋亡[11]。处理组和对照组细胞分别与Annexin V-SPIO (10 μg)孵育，只有Dox处理组细胞Annexin V-SPIO可引起MR T2*WI信号衰减，表明凋亡细胞产生探针沉积。动物实验同样证实Annexin V-SPIO可通过血液到达病变部位。FVB/NJ雄性小鼠腹腔注射25 mg/kg的Dox，48 h后鼠尾静脉注射Annexin V-SPIO或SPIO后行MR T2*WI扫描即可观察到Dox处理组注射Annexin V-SPIO后右心室壁出现信号衰减(探针沉积)，生理盐水注射对照组SPIO则无明显信号。平行实验还显示皮下注射10 ng/kg的α肾上腺素受体激动剂A61603 [N-(5-(4，5-二氢-(1H)-吲哚-2-基)-2-羟基-5，6，7，8-四氢萘-1-基)甲烷磺酰胺氢溴酸，简称A61603]，可显著减弱Dox诱导的信号衰减(Annexin V-SPIO沉积减少)，表明A61603可以降低Dox 诱发的心肌细胞凋亡。鉴于Annexin V-SPIO做对比剂情况下，MRI检测到细胞凋亡信号最低细胞数目可在200个细胞左右。因此Annexin V-SPIO可作为一种高灵敏性分子MRI探针在体内或体外条件下通过MR T2*WI序列显示心肌细胞凋亡的存在。

2.1.3 Annexin V-VSIOP

将Annexin V蛋白与极小氧化铁纳米颗粒(very small iron oxide particles，VSIOP)通过巯基(Thiol)交联可形成Annexin V-VSIOP。Annexin V-VSIOP磁性核心约为5 nm，外面包被75个柠檬酸盐分子。每个VSIOP可交联5个Annexin V分子，整个纳米颗粒直径约为14 nm。研究证实Annexin V-VSIOP可识别喜树碱(Camptothecin)诱导淋巴瘤Jurkat细胞凋亡。对照细胞(凋亡率约为10%)与喜树碱处理组(约有47%死亡)与Annexin V-VSIOP或M1234-VSOP(阴性对照)孵育后行MR T2WI和T2*WI，结果显示Annexin V-VSIOP孵育的对照组和处理组的T2WI值为(82 ms和29 ms)，T2*WI值为(23 ms和10 ms)。表明喜树碱处理可引起探针沉积。这种沉积由VSIOP携带的Annexin V特异性吸附所致且与凋亡细胞数量成正相关[12]。

2.1.4 R826/ R832-USPIO/Annexin V-USPIO

极小超顺磁氧化铁(ultrasmall superparamagnetic iron oxide，USPIO)交联寡肽分子形成两种磁共振探针。一种是超小超顺磁氧化铁与一种环状七肽交联形成的USPIO-832。USPIO-832可特异性识别并结合炎症标志物血管细胞粘附分子I (vascular cell adhesion molecule-I，VCAM-I)；另一种是超小超顺磁氧化铁与一种线状六肽交联形成的USPIO-826。USPIO-826可识别并结合细胞膜磷脂酰丝氨酸分子。体外细胞实验证实USPIO-826可识别肿瘤坏死因子TNF-α诱导的人脐带静脉内皮细胞细胞凋亡和喜树碱诱导的淋巴瘤Jurkat细胞凋亡。载脂蛋白APOE敲除小鼠高脂饮食可产生动脉粥样斑块。实验证实雌性载脂蛋白APOE敲除小鼠鼠尾静脉注射0.1 mmol Fe/kg的USPIO衍生物(包括USPIO-832、USPIO-826、USPIO-PEG等)。MR T2*WI 成像结果显示在腹主动脉粥样斑块处相同位置检测到USPIO-832和USPIO-826高摄取。由于USPIO-832可识别粥样斑块，USPIO-826可识别凋亡细胞，因此二者成像结果显示在动脉粥样斑块处有细胞凋亡的发生。提示这类斑块处于更加危险期[13]。Nishie等[14]报道了Annexin V-USPIO经鼠尾静脉注射到达肿瘤部位，可识别Etoposide 和Cyclophosphamide联合化疗诱导的C57/Bl6荷瘤小鼠EL4细胞凋亡。与以往包括SPIO在内的磁共振分子探针相比较，USPIO直径远远小于毛细血管孔径，使得其可从毛细血管直接扩散更容易到达靶点。两种对比剂较以往研究的探针具有背景噪音低、高弛豫值、成像所需时间短、靶向性强等特点。因此二者具有更好的的临床应用价值，值得进一步开发用于检测动脉粥样硬化斑块的分期和肿瘤化疗疗效判断。

2.1.5 Annexin V-CLIO

Annexin V还可以与铁纳米颗粒交联构成Annexin V-CLIO (Annexin V-Cross linked iron oxide)。每个Annexin V-CLIO分子约含有2.7个Annexin V蛋白。体外实验证实Annexin V-CLIO可识别喜树碱诱导淋巴瘤Jurkat (Clone E6-1)细胞凋亡[15]。Annexin V-CLIO探针通过再次交联荧光分子Cy5.5后可形成双模探针[16]。该探针在MRI鉴定活体心肌细胞凋亡中得到一定的应用。与前面报道的Annexin V-CLIO相比较，Annexin V-CLIO-Cy5.5不仅具有磁性对比功能，还可产生荧光，故可提供更多的信息。利用20 μg/ml Cycloheximide处理心肌细胞培养物18 h后可诱导约34.2%细胞发生凋亡。1 μg Fe/ml 的Annexin V-CLIOCy5.5与对未处理(对照组)和处理组细胞孵育后行MRI T2WI成像，结果显示Annexin V-CLIO-Cy5.5在处理样本中具有明显沉积，而对照细胞没有明显摄取。基于Cy5.5的荧光实验同时显示只有处理组细胞具有荧光。表明Annexin V-CLIO-Cy5.5具有特异性结合凋亡细胞的能力。动物活体实验中通过小鼠冠状动脉[left anterior descending (LAD) coronary artery]短暂性结扎30 min造成缺血损伤。鼠尾静脉注射Annexin V CLIO-Cy5.5(2 mg Fe/kg) 或者CLIO-Cy5.5 (2 mg Fe/kg)。24 h后MR FLASH T2*WI显像获得舒张期和收缩期的图像，结果显示与阴性对照CLIO-Cy5.5对比，Annexin V CLIOCy5.5组出现明显信号丢失(出现Fe沉积)。提示心室前部和前部外侧出现功能性损伤。

Gaq高表达转基因小鼠由于心肌肥厚可导致心衰。研究人员通过Annexin V CLIO-Cy5.5 MRI显像在这种动物心衰模型中检测到心内膜下微量细胞凋亡(约为2%)[17]。与此同时，研究人员还将Annexin V-CLIOCy5.5和Gd-DTPA-NBD 双对比剂用于鉴定心肌梗塞中的细胞凋亡和细胞坏死。该研究基于Gd-DTPA-NBD探针不能进入凋亡细胞(细胞膜仍然具有完整性)，但可以进入坏死细胞(细胞膜不具备完整性)或其产生的碎片。而Annexin V-CLIO-Cy5.5能与凋亡细胞PS或PE结合可识别早期凋亡细胞。通过双对比分子MRI探针可发现心肌细胞早期凋亡最容易发生在心肌中部。而细胞坏死最早发生在心内膜。由于缺血再灌注的第4～6 h大部分发生凋亡的细胞还保持一定的活性(尚处于凋亡最早期)，由于凋亡早期是一个可以被阻断的过程，因此这一部分可以作为治疗挽救的对象，因此该探针具有一定的临床应用价值。考虑到包括99Tcm-annexin V分子探针临床试验中并不能将坏死细胞和凋亡细胞区分开。而该研究通过双对比剂的使用，成功将二者分开，是一个巨大的进步。该研究所采用的的荧光探针NBD，由于其分子量较小，不带电荷而不易和血液组织中的白蛋白(albumin)及其他大分子物质结合。因此NBD与Gd-DTPA交联后并未对其物化性质构成影响而同样适用于延迟增强(delay enhancement，DE)成像。研究人员还发现当有约3%的心肌细胞发生凋亡是即可通过基于Annexin V-CLIO对比剂的MRI检出。此时探针浓度仅为0.1 μg Fe/ml，低于SPIO等约100多倍，表明Annexin V-CLIO具有更强的特异性和灵敏度。其中的原因之一可能在与每个CLIO可携带2.7个Annexin V分子有关。由于Gaq高表达小鼠模型可以模拟人类心衰过程，故该探针介导的分子磁共振技术如在临床得到进一步试验和推广，将可对人类心肌肥厚导致的心衰病情进行非入侵性心肌凋亡动态监测。

2. 2 钆元素(Gd)

目前临床应用的MR T1对比剂主要由钆、锰、锌等离子螯合而成，且以钆剂应用最多[18]。基于钆元素(Gadolinium，Gd)的对比剂因具有高弛豫率的特点而广泛应用于磁共振增强检查。钆喷酸葡胺Gd-DTPA(商品名Magnevist)是临床上应用最早的一种非特异性细胞外间隙对比剂。钆特酸葡胺Gd-DOTA则是一种新型的离子型大环类结构的钆对比剂，稳定性高于Gd-DTPA，亦开始在临床上日益得到广泛应用。目前基于Gd-DTPA和Dd-DOTA的细胞凋亡靶向分子探针主要有Gd-DTPA-g-R826、Gd-PMN-E3和C-SNAM。

2.2.1 Gd-DTPA-g-R826

Gd-DTPA-g-R826是Gd-DTPA交联一个六肽(LIKKPF)形成的复合物分子，LIKKPF多肽可识别细胞膜外翻的PS组分，故可用于检测细胞凋亡。利用雌性载脂蛋白APOE敲除小鼠(C57bl/6 ApoEtm1unc，APOE-/-)建立动脉粥样斑块模型后，鼠尾静脉注射0.1 mmol/kg的 Gd-DTPA-g-R826或随机对照探针Gd-DTPA-g-R826.Sc以及游离探针Gd-DTPA。MRI RARE 成像结果显示Gd-DTPA-g-R826在动脉壁粥样斑块出有高摄取，对照组Gd-DTPA-g-R826.Sc或Gd-DTPA没有明显变化，表明动脉壁粥样斑块存在细胞凋亡。可见Gd-DTPA-g-R826具有靶向对比增强作用，能够清晰地显示出斑块的解剖学结构，将有细胞死亡的部分与周围组织区分开来。平行免疫组化实验证实了相同部位动脉壁出现了显著细胞凋亡[19]。表明Gd-DTPAg-R826可特异性结合到病变部位而被MRI显影。在众多的致残疾病中，急性动脉粥样硬化综合征(acute atherothrombotic syndromes)所诱发的死亡率和发生率都居于前列。尽管该疾病治疗手段有了一定的提高，但是很多患者还是在没有任何征兆的情况下突然发病而死亡。因此人们在寻找各种影像学方法来试图鉴别哪些患者居于高危状态。其中细胞凋亡对动脉粥样病变的促进作用已经比较明确。巨噬细胞和平滑肌细胞凋亡促进了纤维帽变薄和坏死性脂质核的扩大，最终导致斑块的破裂和血栓的形成。脂质核内就是细胞表面暴露磷脂酰丝氨酸(PS)是斑块的促凝血元凶之一。基于Gd-DTPA-g-R826的分子磁共振显影不仅可评估纤维帽的厚度(fibrous cap thickness)和脂质核(size of the lipid core)的尺寸大小，还可对粥样斑块的细胞凋亡生物学性质进行定性，能为临床提供更为精确的诊断和提供治疗方案。

2.2.2 Gd-PMN-E3

Gd-PMN-E3分子探针中的E3蛋白通过噬菌体展示技术得到的能与细胞膜磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine，PS)结合的线性寡肽分子，序列为TVLSSL；PMN为[2，6-pyridinediylbis (methylene nitrilo)-tetraacetic a c i d)]。体外实验中利用携带磷脂酰丝氨酸的微泡(1，2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phospho-L-serine micelles，PS-micelles)模拟细胞凋亡中外翻的PS；利用携带磷脂胆碱的微泡(1，2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine micelles，PC-micelles)阴性对照。这些微泡与Gd-PMN-E3体外条件孵育后行MRI扫描，结果显示Gd-PMN-E3与PS-micelles孵育时质子弛豫在20～60 MHz时显著增加。而阴性对照PC-micelles磁共振信号无显著性变化。表明该探针能够对微胞表面的PS进行识别而对PC没有特异性结合[20]。该研究表明Gd-PMN-E3和Gd-DTPA-826可以作为细胞凋亡特异性的MRI对比剂，未来研究值得在细胞和动物水平进一步检测它们体内靶向病灶在磁共振诊断中的应用。

2.2.3 C-SNAM

C-SNAM是一种基于Caspase活性检测细胞凋亡的磁共振探针(caspase-sensitive nano-aggregation MRI probe，C-SNAM)。C-SNAM主要由2-氰基-6-羟基喹啉(2-cyano-6-hydroxyquinoline CHQ)、D-半胱氨酸残基(D-cysteine residue)、二硫键、Caspase3/7识别并切割的DEVD短肽序列(Asp-Glu-Val-Asp)和Gd-DOTA螯合基团等组成的复合体。当C-SNAM进入组织细胞后，由于细胞内Caspase 3或7处于失活状态且细胞具有还原性的微环境，C-SNAM保持未激活开环状态。当细胞处于受到凋亡刺激信号处于应激状态时，细胞内可产生ROS氧化环境及活化的Caspase激酶，复合物中的二硫键被氧化且DEVD被Caspase切割，此时的C-SNAM将变为环状结构并产生疏水性，最终自我分子堆积聚集形成Gd纳米颗粒(Gd-nanoparticles，GdNP，直径约为50～164 nm)。GdNP的r1弛豫值要高于未激活状态的C-SNAM。250 μm的C-SNAM与2 μm的星孢霉素(Staurosporine，STS)处理过的宫颈癌Hela细胞(可诱导细胞凋亡)以及未处理的细胞共孵育。结果显示STS处理细胞行MRI扫描，T1WI成像结果显示STS处理组T1值显著降低。这种降低可通过Caspase活性抑制剂Z-VAD-fmk (50 μm)阻断STS诱导的细胞凋亡而消失。表明C-SNAM的摄取与Caspase激活相关，即激活的Caspase 3或7切割C-SNAM成环后在细胞内积累。Dox诱导Hela细胞裸鼠移植瘤生长抑制实验中，鼠尾静脉注射C-SNAM (0.1 mmol/kg)或阴性对照Dotarem (non-activatable small molecular Gd-chelate Gd-DOTA)，T1加权自旋回波多层MR图像结果显示Dox可诱导瘤内信号显著升高。表明瘤内Caspase激活导致了Gd积累[21]。

C-SNAM磁共振成像还可用于基质相关干细胞移植(matrix associated stem cell implants，MASI)疗效判断。作为一种小分子探针C-SNAM，可通过关节内注射通过被动扩散进入损伤关节内的移植细胞中。当移植细胞发生凋亡时，细胞内的Caspase 3被激活而切割C-SNAM导致Gd-NP形成。因此基于MRI的C-SNAM增强成像可用于指导MASI治疗关节软骨修复条件的优化，即通过调整治疗方案避免移植细胞过度凋亡。在利用大鼠脂肪干细胞(rat adipose derived stem cell，rASC)进行股骨远端骨软骨损伤修复实验中，Mitocycin处理组细胞(可诱导细胞凋亡)与未处理组细胞分别注射到软骨损伤处。而后再次注射C-SNAM后行MR T1WI造影。结果显示注射Mitocycin处理组细胞的关节处出现信号显著增强(与对照组注射活细胞关节对比)，即T1弛豫时间显著缩短。相应的部位进行组织染色检测细胞凋亡显示T1信号增强处Caspase 3活性显著增高[22]。表明由于Caspase 3的激活使得C-SNAM探针出现高摄取滞留。当前细胞移植面临的一个重要问题就是移植细胞由于生长环境的变化或免疫反应会发生细胞凋亡。与此同时通过各种手段，如在细胞移植的时候加入生长因子强化，干细胞导入存活基因，短期免疫抑制或加入凋亡抑制因子等保证移植细胞更多的存活。利用基于C-SNAM的MRI成像观察移植细胞生长状况(是否发生凋亡)将有助于及时干预，提高干细胞存活，将有助于该治疗手段的发展。上述研究在一定程度上为干细胞移植疗效判断提供了基础性的实验数据。

3 小结与展望

个性化和精准医疗已经成为临床治疗的必然发展趋势，而精准医疗的实施和疗效判断往往离不开精准影像的发展。具有细胞、组织或器官靶向性的磁共振对比剂在提高疾病的早期检出、定性，对疾病进行准确分期或分级、疗效的量化评估中具有独特的优势[23-24]。首先，临床肿瘤放化疗疗效的判断通常基于传统意义上的CT或MR显示的肿瘤的解剖学体积大小变化。它们并不能区分已经凋亡的组织细胞。这种明显的体积变化通常需要4～8周。分子MRI对放化疗诱导的细胞凋亡进行非入侵式、无放射性评估对于肿瘤极早期疗效评估具有独特的优势。一方面凋亡事件可在48～96 h内发生。另一方面由于每个铁纳米颗粒可携带超过两个以上的生物标志物分子，使得其更加灵敏，当有200个凋亡细胞发生时即可进行成像，将磁共振鉴定细胞凋亡推向精准成像。这在手术后利用化疗药物进行癌细胞清除临床诊断分析中将会发挥重要作用，值得进一步深入探索。其次，分子MRI也可对动脉粥样硬化斑块中的细胞凋亡无创检测，精准判断其进展状态，从而弥补现有诊断技术存在的缺陷。值得一提的是心肌细胞凋亡可诱发多种心脏疾病，如缺血，心衰和再灌注损伤。如何避免由细胞凋亡造成的心肌细胞减少具有重要的临床意义也是药物研发的热点领域。尽管对心肌细胞凋亡的分子机制基础研究有了长足的发展，但是由于这些研究发现未能实现临床应用转化而存在巨大挑战。寻找可靠的凋亡生物标志物进行活体(人体内)心肌细胞凋亡特征成像将解决上述问题。虽然基于99Tcm-Annexin V的SPECT成像在大鼠心脏移植排斥，心肌炎，甚至在临床心脏移植排斥和急性冠状动脉综合征诊断中得到一定的应用，但是由于其空间分辨率不够和核素探针过长时间的体内清除阻碍了其应用。分子靶向磁共振则不仅可提供清晰的人类和小动物的心脏解剖学图形和功能判断，而且可以避免核素污染。磁共振延迟增强成像已经在鉴定心肌梗塞细胞死亡的位置和范围中得到应用。第三，外伤或骨关节炎症导致的关节软骨损伤导致关节痛甚至功能性残疾。关节软骨损伤后难以治疗是由于关节软骨难以再生。严重性关节损伤通常以人工关节置换解决问题。但是目前人工关节仅能维持10年。10年后由于各种并发症导致二次植入人工关节愈发困难。分子细胞生物研究发现在关节软骨产生损伤的早期进行干预治疗将可避免带来结构性彻底破坏。自体软骨细胞或软骨干细胞移植等细胞疗法为此类疾病的治愈提供了希望。分子MRI可以无损非入侵性对移植细胞生长和凋亡进行检测，为推动移植免疫反应等相关临床研究提供了有力的保证。综上所述，虽然基于PS和Caspase识别的MR分子成像不能将细胞坏死和程序性死亡严格区分开来[25]，但仍然有着重要的临床应用价值，值得深入探讨。

利益冲突：无。