1什么是小动物活体成像技术？

   小动物活体成像技术是指应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究，其基本原理是光可以穿透实验动物的组织并且可由仪器量化检测到光强度，同时反映出细胞的数量。常用于皮下移植瘤、原位移植瘤和尾静脉注射转移瘤等模型中。

    小动物活体成像技术主要分为可见光成像（optical）、核素成像（PET/SPECT），核磁共振成像（MRI），计算机断层扫描（CT）和超声成像（Ultrasound）五大类，下表为这几种技术的差异汇总。

表1常见的几种小动物活体成像技术优缺点

    体内可见光成像主要包括生物发光与荧光两种技术。

    生物发光技术是用荧光素酶基因标记DNA，利用其产生的蛋白酶与相应的底物荧光素(luciferin)发生生化反应，产生生物体内的光信号。

    荧光技术则采用GFP、RFP等荧光报告基因和FITC、Cy5、Cy7等荧光素及量子点（quantumdot，QD）进行标记，通过激发光和发射光获取成像。

表2生物发光与荧光成像优缺点

2
生物发光成像实验

实验步骤：

用荧光素酶基因标记肿瘤细胞等。

筛选阳性克隆、绘制标记物的发光梯度曲线等。

选择转染率相对高且稳定的一批细胞进行体内实验。

麻醉实验动物。

注射底物荧光素。最佳的检测时间是在注射后10到15分钟之间。(对于不同的动物模型，发光动力学过程并不完全一致，最好先进行预实验确定何时发光信号最强）

成像。

结果呈现：

皮下移植瘤模型：

原位移植瘤模型：

尾静脉注射移植瘤模型：

3荧光成像实验

实验步骤：

用荧光报告基团（GFP、RFP、Cy5、Cy7等）进行标记（注射入小鼠体内）。

小鼠经过麻醉后放入成像暗箱平台，照明灯拍摄第一次背景。

照明灯自动关闭，动物成像。

常用荧光染料：DIR、DID、CY5、CY5.5

结果呈现：

脾脏包膜肝转移模型：

4应用领域

——  01肿瘤学——

   活体生物发光成像技术能够让研究人员能够直接、快速的测量各种癌症模型中肿瘤的生长、转移以及对药物反应。

 ——  02药物研究——

    在药物代谢方面，标记与药物代谢有关的基因，比如CYP3A4等，研究不同的药物对该基因表达的影响，从而可以间接知道相关药物在体内代谢的情况。在药剂学研究方面，可以通过把荧光素酶报告基因的质粒直接装载在药物载体中，观察药物载体的靶向脏器与体内分布规律。在药理学方面，通过转基因小鼠的应用，观察药物作用的通路，用荧光素酶基因标记某一个兴趣基因，观察药物作用的通路。

——  03基因治疗——

    这种可视的方法直观地评价DNA的转染效率和表达效率，在基因治疗研究中具有重要的指导作用。

——  04干细胞及免疫学——

    用荧光素酶标记的干细胞、免疫细胞组成性表达的基因，做成转基因动物，干细胞就被标记了，若干细胞移植到另外动物体内，用活体生物发光成像技术示踪干细胞在体内的增殖、分化及迁徙的过程。

——  05基因表达模式——

    研究基因表达可以从影响基因表达的各个不同的层面进行相关的研究，如利用融合蛋白( p27-luc融合蛋白研究其在Cdk细胞分裂周期的表达)，兴趣基因启动子控制的荧光素酶( Catenin在肿瘤转移的信号传导机制)，siRNA方式和转基因动物等方法。

——  06蛋白质相互作用——

    其原理是将分开时都不单独发光的荧光酶的C端和N端分别连接在两个不同的蛋白质上，若是这两个蛋白质之间有相互作用，荧光酶的C端和N端就会被连接到一-起，激活荧光素酶的转录表达，在有底物存在时出现生物发光。

——  07细胞凋亡——

    具体原理是用分子生物学方法在荧光酶的两端连接上抑制其发光的蛋白(如雌激素)，但在其连接处加上caspase (细胞凋亡时特异表达的一种酶)的酶切点。细胞发生凋亡时，表达caspase，切开抑制荧光酶发光的蛋白，使荧光素酶开始发光。

——  08疾病机理——

    可以标记与某种疾病密切相关的基因，做成转基因小鼠，通过特定的药物作用或其他条件下该基因表达的变化， 来推测该疾病的发病机理和药物对疾病治疗的效果等。

——  09其他——

在荧光素酶基因的一端接要研究的蛋白质的基因，另一端接肯定在细胞核内表达的蛋 白的基因，当核外的蛋白运输到核内时，就会导致荧光素酶N端、C端靠近，恢复发光。

转自：网络

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