活体动物体内光学成像技术的研究进展

生物发光和荧光成像作为近年来新兴的活体动物体内光学成像技术,以其操作简便及直观性成为研究小动物活体成像的一种理想方法,在生命科学研究中得以不断发展。利用这种成像技术,可以直接实时观察标记的基因及细胞在活体动物体内的活动及反应。利用光学标记的转基因动物模型可以研究疾病的发生发展过程,进行药物研究及筛选等。本文综述了现有活体动物体内光学成像技术的原理、应用领域及发展前景,比较了生物发光与几种荧光技术的不同特点和应用。

活体动物体内光学成像技术的研究进展及其应用

活体动物体内光学成像是利用基因改构进行内源性成像试剂或外源性成像试剂标记细胞、蛋白或DNA,从而非侵入性地报告小动物体内的特定生物学事件的技术。活体成像可以直观灵敏地监测基因的表达模式、标记和示踪细胞、探讨蛋白间的相互作用,因而这一技术被广泛地用于分析基因的表达模式、评价基因治疗效果、评估肿瘤的发生和转移、监测移植器官等。简要综述了现有活体动物体内光学成像技术的基本原理、技术进展和相关应用。

新时期高校小动物活体光学成像系统的使用及管理

当今生命科学与医学的飞速发展很大程度得益于模式动物可以模拟人体的生理和病理特征。小动物活体光学成像系统作为生物医学和生药学领域的重要研究手段,利用灵敏的光学检测技术,能够对生物体内的细胞/基因行为进行实时、无创监测,对疾病的发生发展、临床诊疗及药物研发具有重要指导价值。“十四五”规划伊始,基础科学研究面临新需求,挑战与机遇并存。以南京大学医药生物技术全国重点实验室配备的小动物活体光学成像系统为例,结合社会发展新形势和疫情防控常态化的现状,首次从仪器使用和仪器管理两方面进行综合性阐述,以期对高校仪器平台中该类仪器的高效利用和规范管理提供新思路。

活体光学成像技术在眼科学领域的应用前景

活体光学成像技术是一种可实时动态观察生物生物学行为的影像学技术,目前已经应用于生命科学的各个方面,如干细胞治疗、肿瘤研究和药物研究等。该技术在眼科学领域也有很大的应用潜力。现对活体光学成像技术的应用现状作一总结,并展望其在眼科学领域的应用前景。

通过活体动物光学成像系统建立乳腺癌动物模型

目的:通过活体动物光学成像系统建立稳定表达荧光素酶的乳腺癌裸鼠移植瘤模型。方法:用脂质体包裹带有neo抗性基因及荧光素酶报告基因的真核表达质粒pGL4.17[luc2/neo],体外转染人乳腺癌细胞株MCF-7,将获得稳定表达荧光素酶的乳腺癌细胞株(MCF-7-luc)进行皮下接种BALB/c裸鼠及尾静脉接种SCID小鼠,建立BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型和SCID小鼠尾静脉移植瘤模型,通过活体成像系统监测体内肿瘤的生长及转移情况。结果:经过筛选得到1个能够用于建立裸鼠皮下移植瘤模型及SCID小鼠尾静脉移植瘤模型的稳定表达荧光素酶的乳腺癌细胞株,并成功建立了乳腺癌裸鼠皮下移植瘤模型及SCID小鼠尾静脉移植瘤模型。结论:通过活体动物光学成像系统成功获得的稳定表达荧光素酶的乳腺癌皮下移植瘤和尾静脉移植瘤模型,为人乳腺癌的相关研究提供了一个直观、方便、灵敏和可靠的平台。

双光子显微镜在小动物活体光学成像中的研究进展

双光子显微镜结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术。双光子荧光显微镜具有光损伤小、漂白区域小、穿透能力强、高分辨率、荧光收集率高、图像对比度高、可实现暗场成像、适合多标记复合测量等多种特点,可应用于小动物活体光学成像,在肿瘤免疫治疗、基因治疗、干细胞研究、药物筛选与评价、活体脊髓损伤成像等领域研究中有广泛应用。

小动物活体成像技术研究进展

随着小动物成像技术的发展,活体小动物非侵袭性成像在临床前研究中发挥着越来越重要的作用。本研究围绕可见光成像、核素成像、核磁共振成像、计算机断层摄影成像和超声成像等5种小动物成像技术,总结其特点及主要应用,比较各种技术的优势和劣势,并讨论小动物活体成像技术的发展趋势。

活体成像技术监测肿瘤生长动态的研究

目的生长动态的监测是肿瘤学重要的研究内容之一,现有的各种生长动态的监测方法存在诸多缺陷。文中研究活体成像技术(in vivo imaging technique,IVIT)在肿瘤生长动态监测中的应用。方法在18只Babl/C小鼠背部皮下注射1×106/mL B16-F10-luc-G5细胞100μL,建立种植瘤模型。肿块出现后每天测量肿瘤并计算肿瘤体积,并于第0、3、5、7、9、14天每次取3只小鼠以活体成像系统(in vivo imaging system,IVIS)检测肿瘤生物发光,检测后处死取肿瘤组织制成石蜡切片行病理学检查。结果所有小鼠接种成功肿瘤,第5天肿瘤可见。第5、7、9、14天肿瘤大小分别为[(2.86E+00)±1.21]、[(4.87E+00)±1.66]、[(9.27E+01)±6.31]、[(2.60E+02)±7.88]mm3;所有移植瘤生物发光均被IVIS检测到,第0、3、5、7、9、14天肿瘤平均实测光子数为[(6.35E+05)±7655]、[(1.12E+05)±1820]、[(1.62E+05)±2090]、[(2.40E+05)±3515]、[(1.18E+06)±11530]、[(2.23E+06)±17934]photon/(cm2·ser·s);移植瘤平均实测光子数与体积之间存在线性回归关系(R2=0.97);以IVIS监测结果绘制的肿瘤生长曲线,揭示了B16F10移植瘤生长动态特点。结论 IVIT可连续监测标记肿瘤的生长动态,准确灵敏、具有一定实用价值。

活体生物发光与荧光成像技术在干细胞研究中的应用

活体生物发光与荧光成像技术是近年发展起来的新兴技术,以其操作简便、灵敏度高、创伤性小在生命科学研究中有着较大的优势,目前已被广泛应用于基因标记、细胞凋亡、免疫细胞研究、肿瘤转移等诸多领域,尤其在新兴的干细胞研究方面更是发挥着不可替代的作用。综述了活体生物发光与荧光成像技术的原理、优势、应用范围及发展前景,特别对近年来该技术在胚胎干细胞的肝向分化、人造血干细胞重建小鼠造血系统、神经祖细胞治疗中枢神经系统肿瘤等方面的应用做了详细介绍。

小动物活体生物发光成像技术在肿瘤转移研究中的应用

建立小动物活体生物发光成像技术,研究三氧化二砷(As2O3)抑制小鼠B16恶性黑色素瘤的肺转移作用的方法,比较活体生物发光成像技术与常规动物实验技术的优劣性;并探讨As2O3抗小鼠恶性黑色素瘤肺转移的可能机制。结果表明,活体生物发光成像技术可以非侵袭性地动态监测黑色素瘤B16细胞在小鼠肺部的转移过程以及评估As2O3的体内抑制B16肺转移的作用,且活体生物发光成像技术的检测灵敏度优于传统肺转移瘤结节计数技术;As2O3主要通过减低肿瘤新生血管形成、促使肿瘤组织坏死而发挥抗小鼠黑色素瘤肺转移的作用。

应用活体生物发光成像技术研究纳米雄黄的抗小鼠恶性黑色素瘤肝肺转移作用

目的采用小动物活体成像技术研究纳米雄黄对小鼠B16-luc恶性黑色素瘤的抗转移作用和机制。方法以萤火虫荧光素酶（1uciferase，luc）基因标志小鼠B16黑色素瘤细胞（B16-luc），BALB／c小鼠的尾静脉注射B16-luc细胞制作小鼠黑色素瘤肺转移瘤模型，每日4mg／kg和8mg／kg纳米雄黄灌胃24d，阳性对照组隔日腹腔注射顺铂（DDP）2mg／kg，阴性对照组灌胃生理盐水0．02L／kg。小动物活体成像系统动态观察肿瘤细胞转移情况。治疗末期处死动物，取出肺和肝，置活体成像系统下直接成像，并肉眼观察肺和肝表面转移瘤结节形成：另对肺、肝肿瘤组织作HE染色，光镜下观察组织形态变化。结果活体成像显示纳米雄黄可显著抑制小鼠黑色素瘤细胞在肺和肝中的转移（P〈0．05），解剖肉眼可见肝、肺表面转移灶显著减少或消失，病理学检查显示纳米雄黄治疗组小鼠的肺脏内转移瘤结节小、数量较少，大多数瘤结节中央呈坏死液化改变，肝脏内未见到转移瘤结节。结论纳米雄黄可有效抑制小鼠恶性黑色素瘤B16-luc细胞的肺转移和肝转移能力。

光学活体成像联合MRI在肺癌荷瘤小鼠诊断中的应用

目的 :探讨光学活体成像、扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)及动态增强磁共振成像(dynamiccontrast enhanced MRI,DCE-MRI)在肺癌动物模型肿瘤诊断中的应用价值。方法 :将绿色荧光蛋白(green fluorescentprotein,GFP)标记的人肺癌细胞系NCI-H460皮下接种裸鼠(n=6),在接种后第7、12、16天进行光学活体成像,采集荧光信号;随后分别进行DWI及DCE-MRI扫描,获得表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)值及血管功能参数值。结果:在接种后第7天光学活体成像即可检出肿块荧光信号;随着肿瘤体积增大,第12、16天时荧光信号强度增强,肿瘤组织生理功能和代谢水平开始活跃,ADC值及血管功能参数值也有所升高。结论:联合光学及磁共振成像能够评价肿瘤形态、微环境变化及血管功能,为临床肿瘤的诊断与治疗提供重要依据。

活体成像技术及其在风险评估中的应用研究

动物活体成像技术是应用分子影像学方法,对活体状态下生物过程进行细胞和分子水平定性与定量研究的一项技术。本文基于化学荧光成像、生物发光成像、X光成像、同位素成像以及双模式成像等方面比较系统地介绍了该技术的研究,同时对该技术在农产品质量安全风险评估中可能的应用进行了分析。

逆温带辣椒秋延晚栽培与活体保鲜技术模式初探

0引言 为切实提高上山逆温带农业生产经济效益，改变温室蔬菜传统低效生产模式，2008—2009年，我们在奇台县碧流河乡皇宫村进行了辣椒秋延晚栽培与活体保鲜技术模式探索并取得初步成功。2009年，采取此模式种植的温室辣椒硕果累累。个大、色正、均匀，经实地测产，

多模式小动物活体成像系统在本科生创新实践中的使用与开发

多模式小动物活体成像系统广泛应用于高校科研实验室的活体动物检测研究,为癌症的发生及发展、基因治疗和免疫学及分子生物学等相关研究领域提供直观的活体侦测手段.结合多年的多模式小动物活体成像系统的使用,总结了多模式小动物活体成像系统的使用经验,并探讨了多模式小动物活体成像系统在大学生创新实践中的应用.旨在提高多模式小动物活体成像系统的使用效率,并拓宽多模式小动物活体成像系统的实验资源.

光学探针在活体成像中的应用

近年来,随着各种光学探针的不断出现,非侵入性、可实时观测的动物活体光学成像技术迅速发展。该技术能够在不对活体动物造成额外损伤或仅产生微小损伤的前提下研究生理状态下的生物活体,与传统成像技术互补性强,日益收到国内外学者的重视[1]。但小动物活体荧光成像目前仍面临2个主要问题：①不透明的生物组织会吸收、反射和散射光子,并产生强烈的自发光,这些问题都会使信号采集和定量变得困难。

活体光学投影断层成像系统与应用

光学投影断层成像（Opticalprojectiontomography，OPT）技术可以对1—10mm尺度的低散射生物样本进行激发成像，具有微米级的空间分辨率、无辐射、成本低等特点，为小尺寸生物样本的高分辨率三维成像提供了一种新的手段．OPT最早通过对离体生物组织如小鼠胚胎、小鼠器官等成像，进行药物疗效评估、基因表达等研究，但是离体成像不能动态、完整地反映生物组织的变化，因此活体成像技术逐渐成为OPT领域的研究热点．本文详细介绍了我们自主研发的活体OPT系统，该成像系统以准直激光器为光源单元，高精密移动和旋转电控平台为样本定位单元，低温电子倍增fElectronmultiplying，EM）CCD探测器为采集单元，实现了针对果蝇蛹等小模式动物的活体三维成像．该系统的空间分辨率优于10肛m，成像视野1～10mm，扫描时间小于2min，重建时间小于5S．最后，本文通过果蝇蛹的三维活体成像实验展示该系统的操作流程、成像结果和初步的生物应用．

纳米近红外荧光技术在活体成像上的应用

活体荧光成像是用灵敏照相机来探测活的小动物整个身体中的荧光团的荧光发射。传统光学探测方法中由于光子在检测过程中的快速衰减,以及活体组织对可见光信号的强吸收,导致检测灵敏度极低,很难达到应用的要求。近几年来,纳米近红外光技术的出现提高了生物组织渗透深度,降低了自发荧光,从而使活体成像的灵敏度得到极大的提高。总结了一系列纳米近红外发光技术,并展望了其未来的发展。

活体成像技术在NK/T细胞淋巴瘤早期检测中的应用价值研究

背景NK/T细胞淋巴瘤作为威胁人类生命健康的恶性肿瘤,其发病机制至今尚未明确,从分子水平动态监测NK/T细胞淋巴瘤的相关研究鲜有报道。目的研究活体成像技术(IVIT)在NK/T细胞淋巴瘤肿瘤生长动态监测中的应用价值。方法 2015年10月-2016年10月,取3只SPF级BALB/C-nu裸鼠进行实验(实验重复3次),按照每只100μl NK92-Luc淋巴瘤细胞悬液(含1×10~6个细胞)的剂量,在3只BABL/C-nu裸鼠左侧季肋皮下接种肿瘤细胞,建立裸鼠皮下移植瘤模型。测量并计算肿瘤体积,绘制肿瘤生长曲线;在接种瘤细胞第5、8、11天通过小动物活体成像仪观察肿瘤生物发光成像情况,根据肿瘤发光光子数绘制肿瘤生长曲线;实验结束后断颈法处死裸鼠,取肿瘤、肝脏组织制成蜡块进行苏木素-伊红(HE)染色行组织形态学观察。结果 3只BABL/C-nu裸鼠均成功接种肿瘤细胞,在接种肿瘤细胞第5、8、11天肿瘤大小分别为(0.003 8±0.002 3)、(0.132 3±0.060 7)、(0.423 2±0.069 6)mm^3。根据肿瘤体积绘制的肿瘤生长曲线显示,肿瘤体积在前2 d增长不明显,在第3~5天增长明显加快,在第6~8天增长速度最快,在第9~11天增长趋向缓和。第5、8、11天肿瘤平均实测光子数为(53 688 222±25 446 363)、(2 072 443 366±1 029 688 415)、(5 559 915 605±708 457 376)ph/s;根据肿瘤发光光子数绘制的曲线与肿瘤生长曲线变化趋势一致。光镜下见肿瘤细胞排列成片状或巢状,可见肿瘤细胞浸润血管现象和病理性核分裂象。结论 IVIT可无创、连续、定量、动态监测稳定表达荧光素酶的NK/T细胞淋巴瘤裸鼠模型,提示IVIT可用于临床NK/T细胞淋巴瘤的早期发现。