Biologi molekuler telah berkembang pesat dalam dua dekade terakhir, dan khususnya studi biologi molekuler kardiovaskular dan mekanisme timbulnya dan perkembangan penyakit telah menghasilkan perubahan besar dalam bidang pencegahan dan pengobatan penyakit kardiovaskular. Pencitraan molekuler sekarang merupakan disiplin interdisipliner baru yang memungkinkan studi kualitatif dan kuantitatif proses biologis pada tingkat seluler dan molekuler dalam keadaan hidup. Teknik pencitraan molekuler memiliki potensi besar dalam penelitian penyakit kardiovaskular dan sel punca karena keunggulannya yang unik. Konsep pencitraan molekuler pertama kali diperkenalkan oleh Profesor Weissleder di Universitas Harvard pada tahun 1999, dan seiring dengan berkembangnya pemahaman tentang pencitraan molekuler, kemudian dianggap sebagai disiplin interdisipliner yang muncul untuk mendeteksi peristiwa utama proses molekuler in vivo pada tingkat seluler dan molekuler dengan cara pencitraan non-invasif untuk memahami situs, tingkat, distribusi, dan durasi ekspresi gen atau protein tertentu in vivo. Dan pandangan terbaru adalah bahwa teknik pencitraan molekuler dapat memantau dan merekam distribusi temporal dan spasial peristiwa molekuler atau seluler secara langsung atau tidak langsung, dan dapat diterapkan dalam bidang biologi, kimia, biologi, diagnosis penyakit dan terapi. Prinsip dasar pencitraan molekuler adalah sebagai berikut: probe molekuler yang disiapkan dimasukkan ke dalam sel-sel jaringan hidup; probe molekuler berlabel dibuat untuk berinteraksi dengan molekul target, dan informasi yang dipancarkan oleh probe molekuler kemudian dideteksi menggunakan peralatan pencitraan canggih, dan setelah pemrosesan komputer, gambar molekuler, gambar metabolik fungsional, atau gambar transformasi gen dari jaringan hidup dihasilkan. Pencitraan memerlukan empat kondisi dasar: 1. Probe afinitas tinggi. 2. Probe pencitraan molekuler dapat menembus hambatan biologis, seperti struktur vaskular dan membran sel. 3. Tersedia sistem amplifikasi sinyal probe; 4) Tersedia teknik pencitraan resolusi tinggi yang cepat dan sensitif. Dengan pemahaman progresif tentang plak yang rentan, telah ditemukan bahwa tingkat stenosis dan terjadinya sindrom koroner akut tidak benar-benar berkorelasi positif, dan ruptur plak mungkin merupakan penyebab sebenarnya dari trombosis. Pencitraan plak koroner sangat penting dalam memahami stabilitas plak dan memprediksi kejadian jantung akut, dan pencitraan molekuler paling cocok untuk mengidentifikasi infiltrasi makrofag monosit. Dengan menetapkan dasar teoretis untuk deteksi molekul tunggal dan pencitraan molekuler yang sangat spesifik, sensitif dan cepat, dan mempelajari teori dan metode pencitraan multimodal yang sangat akurat, beresolusi tinggi, dan cepat, kita dapat mencapai identifikasi awal plak yang rentan dan evaluasi kerentanan secara obyektif dan membantu menjelaskan mekanisme molekuler yang mendasari terjadinya dan perkembangan plak yang rentan. Dalam praktik klinis, dengan mempelajari faktor intrinsik dan ekstrinsik yang menyebabkan pecahnya plak yang rentan, kerentanan plak pertama kali dinilai dengan tes darah dan pencitraan, diikuti dengan pemantauan non-destruktif terus menerus secara real-time terhadap pemicu pecahnya plak yang rentan, selain mempelajari mekanisme pecahnya plak dalam konteks lingkungan perivaskular, untuk membuat penilaian risiko pasien dan peringatan dini. Pencitraan neuroreseptor kedokteran nuklir adalah metode baru non-invasif untuk mempelajari neurobiologi jantung pada tingkat molekuler reseptor secara in vivo, dan memiliki nilai klinis yang besar untuk investigasi etiologi, diagnosis dini dan panduan pengobatan gangguan yang berkaitan dengan aktivitas jantung. Nuklein adalah satu-satunya teknik yang saat ini tersedia untuk pencitraan neuroreseptor jantung in vivo klinis. Dalam percobaan in vitro, agen neuroimaging 123-MIBG (123I-MIBG) secara signifikan terkonsentrasi pada jaringan miokard normal dan secara signifikan kurang terkonsentrasi pada infark miokard, gagal jantung dan hipertrofi, dan menunjukkan area cacat yang lebih besar daripada yang ditunjukkan oleh pencitraan miokard 201TI. Teknik pencitraan ini tidak hanya membantu menentukan prognosis pasien gagal jantung dan memantau respons mereka terhadap terapi medis, tetapi juga digunakan untuk memprediksi risiko takikardia ventrikel dan fibrilasi ventrikel pada pasien. VRM pasca infark merupakan faktor penting yang secara langsung mempengaruhi perjalanan klinis dan prognosis pasien. Penelitian pada hewan tentang infark miokard menggunakan agen visualisasi yang ditargetkan MMP (matrix metalloproteinase) telah menunjukkan peningkatan 5 kali lipat dalam penyerapan agen visualisasi di area infark, dibandingkan dengan peningkatan 2 kali lipat di area non-infark. Selain itu, penggunaan tomografi miokard 99m Tc-MIBI untuk menganalisis serangkaian gambar miokard yang beristirahat setelah infark miokard akut memberikan penilaian objektif tentang perubahan tingkat remodelling ventrikel. Keuntungan penting dari pencitraan miokard dalam pengamatan remodelling ventrikel adalah bahwa hal itu memungkinkan visualisasi kerusakan pasca infark pada fungsi sel miokard sebelum perubahan struktural. Remodelling ventrikel juga memberikan pandangan non-invasif dan obyektif tentang efek dari perawatan yang berbeda pada remodelling ventrikel kiri setelah infark miokard akut, yang dapat membantu memandu manajemen klinis dan menentukan prognosis pasien. Gen atau stem cel1 dapat digunakan sebagai “obat” untuk memperbaiki dan mengisi kembali kerusakan genetik dan produk ekspresinya, baik secara langsung maupun tidak langsung, atau untuk memperbaiki atau bahkan mengganti jaringan dan organ yang hilang. Namun demikian, terapi gen dan transplantasi sel punca masih memiliki banyak masalah mendesak yang harus diatasi, tidak terkecuali ketidakmampuan untuk melacak dan mengidentifikasi sel punca yang ditransplantasikan secara in vivo dan untuk secara obyektif mengevaluasi kemanjurannya. Saat ini, teknik utama yang digunakan dalam pencitraan molekuler untuk penelusuran in vivo sel punca termasuk pencitraan optik, pencitraan resonansi magnetik, pencitraan ultrasound, pencitraan kedokteran nuklir, yang terakhir terutama termasuk tomografi terkomputasi emisi foton tunggal dan tomografi terkomputasi emisi positron, dan kami telah memelopori penggunaan sistem pencitraan gen reporter multimodal untuk mempelajari kelangsungan hidup, proliferasi, dan migrasi sel punca embrionik yang ditransplantasikan di miokardium (Cao F, etal. etal. Sirkulasi 2006). Sel induk embrionik tikus yang membawa tiga gen reporter yang menyatu dengan Fluc, protein fluoresen merah monomerik (mrfp) dan virus herpes simpleks terpotong timidin kinase (HSV-ttk) disuntikkan ke dalam miokardium tikus telanjang dewasa dan divisualisasikan menggunakan bioluminesensi dan PET dalam waktu 4 minggu setelah injeksi, menunjukkan bahwa sinyal bioluminesensi firefly luciferase (Fluc) di jantung selama periode penelitian. Ada peningkatan yang stabil dalam sinyal bioluminesensi Fluc luciferase (Fluc) dan sinyal nukleofil 18F-FHBG terhadap HSV-ttk selama periode penelitian, serta pembentukan teratoma yang dikonfirmasi secara histologis pada miokardium tikus. Dosis obat gansiklovir menghentikan sintesis DNA dalam sel yang menyimpan virus HSV-ttk, sehingga HSV-ttk adalah gen reporter PET dan gen bunuh diri. Dengan mengganti promotor ubiquitin dengan promotor spesifik jaringan, studi di masa depan tentang diferensiasi sel induk yang ditransplantasikan dapat dilakukan. Kesimpulannya, gen reporter multimodal, dikombinasikan dengan teknik pencitraan non-invasif, memungkinkan untuk mendeteksi sifat biologis dan fisiologis sel punca in vivo yang hidup dengan cara non-invasif dan throughput yang tinggi dalam jangka waktu yang lebih lama. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa sifat kekebalan imun dari sel punca embrionik manusia disebabkan oleh, misalnya, rendahnya ekspresi molekul MHC dan / atau produksi TGF-β yang menekan limfosit dalam sel-sel ini. Namun, kami menemukan bahwa sel punca embrionik manusia secara in vivo dapat menyebabkan pengenalan dan penolakan kekebalan spesifik donor, dan menghasilkan memori kekebalan. Untuk mengembangkan dan mempelajari strategi untuk mengatasi penolakan kekebalan tubuh, kita memerlukan teknik pencitraan yang andal untuk melacak dan mengukur perilaku sel setelah transplantasi. Keuntungan terpenting dari penerapan pencitraan bioautoluminesensi in vivo adalah bahwa gen reporter fLuc, yang telah diintegrasikan ke dalam DNA sel punca yang ditransplantasikan, hanya diekspresikan dalam sel yang hidup, sehingga menjadikannya sarana yang sangat akurat untuk melacak penolakan transplantasi secara in vivo. Dengan teknik ini, jelas bahwa tikus imunoreaktif memiliki efek merusak pada sel punca embrionik manusia dibandingkan dengan tikus imunodefisien, dan bahwa fenomena ini diperburuk ketika sel punca ditransplantasikan kembali. Kesimpulannya, teknik pencitraan molekuler sedang dalam tahap penelitian dan dengan cepat muncul untuk memberikan deteksi dan penelusuran non-invasif, real-time dan penelusuran sel punca dan terapi gen yang ditransplantasikan kardiovaskular, dan untuk memfasilitasi pengembangan dan penyempurnaan modalitas terapeutik ini. Tiap teknik pencitraan memiliki keuntungan dan kerugian yang unik, dan perlu dipilih secara tepat untuk persyaratan spesifik dari setiap penelitian. Studi-studi ini masih dalam tahap awal dan akan memerlukan kolaborasi dan upaya tak kenal lelah dari para peneliti di berbagai bidang, termasuk dasar dan pencitraan, untuk menyelesaikan transisi dari eksperimen hewan ke aplikasi klinis dan untuk memfasilitasi pengembangan modalitas terapeutik ini.