小動物活體成像技術

分子成像的發展：       

       1999年，美國哈佛大學Weissleder等人提出了分子影像學（molecular imaging）的概念——應用影像學方法，對活體狀態下的生物過程進行細胞和分子水平的定性和定量研究。傳統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、疾病早期檢測、定性、評估和治療帶來了重大的影響。

       分子成像技術使活體動物體內成像成為可能，它的出現，歸功于分子生物學和細胞生物學的發展、轉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、小動物成像設備的發展等諸多因素。分子成像技術可用于——研究觀測特異性細胞、基因和分子的表達或互作過程，同時檢測多種分子事件，追蹤靶細胞，藥物和基因治療*化，從分子和細胞水平對藥物療效進行成像，從分子病理水平評估疾病發展過程，對同一個動物或病人進行時間、環境、發展和治療影響跟蹤。

分子成像的特點：

        分子成像和傳統的體外成像或細胞培養相比有著明顯優點。首先，分子成像能夠反映細胞或基因表達的空間和時間分布，從而了解活體動物體內的相關生物學過程、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跟蹤成像，既可以進步數據的可比性，避免個體差異對試驗結果的可影響，又不需要殺死模式動物，節省了大筆科研用度。第三，尤其在藥物開發方面，分子成像更是具有劃時代的意義。根據統計結果，由于進進臨床研究的藥物中大部分由于安全題目而終止，導致了在臨床研究中大量的資金浪費，而分子成像技術的問世，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據，這是用傳統的方法無法了解的領域，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。

分子成像的應用領域：

       癌癥與抗癌藥物研究 ，免疫學與干細胞研究，細胞凋零，病理機制及病毒研究，基因表達和蛋白質之間相互作用，轉基因動物模型構建，藥效評估，藥物甄選與預臨床檢驗，藥物配方與劑量管理，腫瘤學應用，生物光子學檢測，食品監督與環境監督等。

小動物活體成像的基本原理：

光學原理：

      熒光發光是通過激發光激發熒光基團到達高能量狀態，而后產生發射光。同生物發光在動物體內的穿透性相似，紅光的穿透性在小動物體內比藍綠光的穿透性要好，隨著發光信號在體內深度的增加，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的*。在實驗條件允許的條件下，應盡量選擇發射波長較長的熒光蛋白或染料。

 標記原理：活體熒光成像技術主要有三種標記方法。

       1、熒光蛋白標記：熒光蛋白適用于標記細胞、病毒、基因等，通常使用的是GFP、EGFP、RFP等。

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

       3、量子點標記：量子點是一種能發射熒光的半導體納米微晶體，主要應用在活細胞實時動態熒光觀察與成像。

注意事項：

        熒光發光需要激發光，但生物體內很多物質在受到激發光激發后，也會發出熒光，產生的非特異性熒光會影響到檢測靈敏度。特別是當發光細胞深藏于組織內部，則需要較高能量的激發光源，也就會產生很強的背景噪音。生物發光作為體內報告源，不需要激發光的激發，它是以酶和底物的特異作用而發光，且動物體自身不會發光，這樣生物發光就具有極低的背景。對于不同的研究，可根據兩者的特點以及實驗要求，選擇合適的方法。