小動(dòng)物活體成像簡介

活體成像就技術(shù)是指應(yīng)用影像學(xué)的方法，在不損傷動(dòng)物的前提下，對活體狀態(tài)下的生物過程進(jìn)行組織、細(xì)胞和分子水平的定性和定量研究的技術(shù)。通過這項(xiàng)技術(shù)可以非入侵式、直觀地觀測活體動(dòng)物體內(nèi)腫瘤的生長，轉(zhuǎn)移、疾病的發(fā)展過程、基因的表達(dá)變化等生物學(xué)過程。

小動(dòng)物活體成像技術(shù)主要分為可見光成像（optical）、核素成像（PET/SPECT），核磁共振成像（MRI），計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）和超聲成像（ultrasound）五大類，下表為這幾種技術(shù)的差異匯總。

表1 常見的幾種小動(dòng)物活體成像技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

目前活體成像技術(shù)主要采用生物發(fā)光（Bioluminescence）與熒光（Fluorescence）兩種技術(shù)，生物發(fā)光技術(shù)是熒光素酶（Luciferase）基因標(biāo)記細(xì)胞或者DNA，而熒光技術(shù)則是應(yīng)用熒光蛋白（如GFP, RFP, Mcherry）標(biāo)記細(xì)胞或者蛋白等研究對象。

表2 生物發(fā)光與熒光成像

小動(dòng)物活體成像技術(shù)應(yīng)用：

小動(dòng)物活體成像技術(shù)可用于研究多種疾病、例如腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和感染病原體等。

1、在腫瘤研究中，小動(dòng)物活體成像技術(shù)可用于觀察腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移和治療效果，同事還可以研究腫瘤微環(huán)境的變化，以及藥物的藥代動(dòng)力學(xué)。

圖：在有22Rv1（左）和22Rv1×PSCA（右）腫瘤小鼠

2、在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，小動(dòng)物活體成像技術(shù)可以用于研究神經(jīng)元的功能和突觸傳遞，以及研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病的機(jī)制和治療方法。

圖：使用MRI、C和光學(xué)對比機(jī)制對含鹽小鼠組織的Galrh-BVu進(jìn)行并發(fā)成像doi：10.1038/s41592-021-01363-5

3、在干細(xì)胞研究中，小動(dòng)物活體成像技術(shù)可以觀測干細(xì)胞得到移植存活、增殖、在體內(nèi)分布，遷移和對模型動(dòng)物病變前后的療效分析。

圖：用BLI體內(nèi)跟蹤用BLI體內(nèi)跟蹤移植的pSMC。為了評估體內(nèi)縱向細(xì)胞的存活率，對大鼠進(jìn)行了5周的監(jiān)測。（A）：代表性圖像顯示，BLI信號在用Luc標(biāo)記RV-iPSC-pSMCs治療的大鼠中持續(xù)存在。（B）：在細(xì)胞移植后不同時(shí)間接受RV-iPSC治療的大鼠的BLI信號消失率。

4、在疫苗研究中，小動(dòng)物活體成像技術(shù)可以對疫苗載體開發(fā)優(yōu)化、免疫途徑、導(dǎo)入效率、表達(dá)部位、代謝、靶向和效果評價(jià)等。

5、在感染支原體研究中，小動(dòng)物活體成像還可以用于研究病原體的定位，擴(kuò)散和研究效果等。

圖：CTX可以在體內(nèi)靶向ER陽性乳腺腫瘤。（A）用RP-HPLC純化了CTX：Cy5.5重組蛋白。（B）用MALDI-MS方法測定純話CTX：Cy5.5重組蛋白的分子量。MCF-7（C）和MDA-MB-231（D）乳腺癌細(xì)胞分別移植到裸鼠中，并通過小動(dòng)物體內(nèi)成像技術(shù)觀察了CTX在小鼠中的分布。箭頭和圓圈表示體內(nèi)腫瘤的位置，正方形表示體內(nèi)腫瘤。）CTX對MCF-7（E）以及腫瘤的生長曲線和重量（F）的影響存在。（G）CTX對MDA-MB-231腫瘤生長曲線和重量影響。（H）通過H&E染色收集并檢測到裸鼠的肝臟和腎臟組織。doi：org/10.1002/cam4.2019