小動物活體成像技術(shù)

分子成像的發(fā)展：       

       1999年，美國哈佛大學(xué)Weissleder等人提出了分子影像學(xué)（molecular imaging）的概念——應(yīng)用影像學(xué)方法，對活體狀態(tài)下的生物過程進行細(xì)胞和分子水平的定性和定量研究。傳統(tǒng)成像大多依賴于肉眼可見的身體、生理和代謝過程在疾病狀態(tài)下的變化，而不是了解疾病的特異性分子事件；分子成像則是利用特異性分子探針追蹤靶目標(biāo)并成像。這種從非特異性成像到特異性成像的變化，為疾病生物學(xué)、疾病早期檢測、定性、評估和治療帶來了重大的影響。

       分子成像技術(shù)使活體動物體內(nèi)成像成為可能，它的出現(xiàn)，歸功于分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展、轉(zhuǎn)基因動物模型的使用、新的成像藥物的運用、高特異性的探針、小動物成像設(shè)備的發(fā)展等諸多因素。分子成像技術(shù)可用于——研究觀測特異性細(xì)胞、基因和分子的表達(dá)或互作過程，同時檢測多種分子事件，追蹤靶細(xì)胞，藥物和基因治療*化，從分子和細(xì)胞水平對藥物療效進行成像，從分子病理水平評估疾病發(fā)展過程，對同一個動物或病人進行時間、環(huán)境、發(fā)展和治療影響跟蹤。

分子成像的特點：

        分子成像和傳統(tǒng)的體外成像或細(xì)胞培養(yǎng)相比有著明顯優(yōu)點。首先，分子成像能夠反映細(xì)胞或基因表達(dá)的空間和時間分布，從而了解活體動物體內(nèi)的相關(guān)生物學(xué)過程、特異性基因功能和相互作用。第二，由于可以對同一個研究個體進行長時間反復(fù)跟蹤成像，既可以進步數(shù)據(jù)的可比性，避免個體差異對試驗結(jié)果的可影響，又不需要殺死模式動物，節(jié)省了大筆科研用度。第三，尤其在藥物開發(fā)方面，分子成像更是具有劃時代的意義。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，由于進進臨床研究的藥物中大部分由于安全題目而終止，導(dǎo)致了在臨床研究中大量的資金浪費，而分子成像技術(shù)的問世，為解決這一困難提供了廣闊的空間，將使藥物在臨床前研究中通過利用分子成像的方法，獲得更具體的分子或基因述水平的數(shù)據(jù)，這是用傳統(tǒng)的方法無法了解的領(lǐng)域，所以分子成像將對新藥研究的模式帶來革命性變革。其次，在轉(zhuǎn)基因動物、動物基因打靶或制藥研究過程中，分子成像能對動物的性狀進行跟蹤檢測，對表型進行直接觀測和（定量）分析。

分子成像的應(yīng)用領(lǐng)域：

       癌癥與抗癌藥物研究 ，免疫學(xué)與干細(xì)胞研究，細(xì)胞凋零，病理機制及病毒研究，基因表達(dá)和蛋白質(zhì)之間相互作用，轉(zhuǎn)基因動物模型構(gòu)建，藥效評估，藥物甄選與預(yù)臨床檢驗，藥物配方與劑量管理，腫瘤學(xué)應(yīng)用，生物光子學(xué)檢測，食品監(jiān)督與環(huán)境監(jiān)督等。

小動物活體成像的基本原理：

光學(xué)原理：

      熒光發(fā)光是通過激發(fā)光激發(fā)熒光基團到達(dá)高能量狀態(tài)，而后產(chǎn)生發(fā)射光。同生物發(fā)光在動物體內(nèi)的穿透性相似，紅光的穿透性在小動物體內(nèi)比藍(lán)綠光的穿透性要好，隨著發(fā)光信號在體內(nèi)深度的增加，波長越接近900nm的光線穿透能力越強，同時科消減背景噪音的干擾，近紅外熒光為觀測生理指標(biāo)的*。在實驗條件允許的條件下，應(yīng)盡量選擇發(fā)射波長較長的熒光蛋白或染料。

 標(biāo)記原理：活體熒光成像技術(shù)主要有三種標(biāo)記方法。

       1、熒光蛋白標(biāo)記：熒光蛋白適用于標(biāo)記細(xì)胞、病毒、基因等，通常使用的是GFP、EGFP、RFP等。

       2、熒光染料標(biāo)記：熒光染料標(biāo)記和體外標(biāo)記方法相同，常用的有Cy3、Cy5、Cy5.5及Cy7等，可以標(biāo)記抗體、多肽、小分子藥物等。

       3、量子點標(biāo)記：量子點是一種能發(fā)射熒光的半導(dǎo)體納米微晶體，主要應(yīng)用在活細(xì)胞實時動態(tài)熒光觀察與成像。

注意事項：

        熒光發(fā)光需要激發(fā)光，但生物體內(nèi)很多物質(zhì)在受到激發(fā)光激發(fā)后，也會發(fā)出熒光，產(chǎn)生的非特異性熒光會影響到檢測靈敏度。特別是當(dāng)發(fā)光細(xì)胞深藏于組織內(nèi)部，則需要較高能量的激發(fā)光源，也就會產(chǎn)生很強的背景噪音。生物發(fā)光作為體內(nèi)報告源，不需要激發(fā)光的激發(fā)，它是以酶和底物的特異作用而發(fā)光，且動物體自身不會發(fā)光，這樣生物發(fā)光就具有極低的背景。對于不同的研究，可根據(jù)兩者的特點以及實驗要求，選擇合適的方法。