活体成像背景介绍

 

活体成像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。

 

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 活体成像的分类 

 

光学成像(Optical)

核素成像(PET/SPECT)

计算机断层摄影成像(CT)

核磁共振成像(MRI)

超声成像（Ultrasound)

 

上海勤翔IVScope系列小动物活体成像系统属于光学成像。先将标记物（荧光素酶基因、荧光染料、量子点纳米颗粒等）注射到活体内，在某些条件下，标记物会在体内形成光源发出光，经过散射吸收后到达体表形成光斑。透过灵敏的光学元件(如CCD)，可将光信号转换成为电信号，再转换成图像输出。

 

 

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 活体成像的标记技术

 

生物发光

荧光

生物发光是通过转基因技术，将荧光素酶基因标记受体细胞，利用其产生的蛋白酶与相应的底物发生生化反应，在生物体内产生光信号，并且发光强度与标记细胞的数目呈线性相关(自发光，其信号的发射不需要外部光源激发)。优点一是高灵敏度，皮下100个发光标记肿瘤细胞即可被检测到。二是低背景，可以实现脏器等内部器官的成像。缺点是标记手段和标记物单一，目前主要是使用北美萤火虫荧光素酶基因。

荧光技术是采用荧光报告基因( GFP、RFP)或荧光染料(包括荧光量子点等新型纳米标记材料)进行标记，利用报告基因产生荧光蛋白或染料产生的荧光，可以在体内形成光源(需要外部能量激发)。优点是荧光标记物选择性更多，标记方式更灵活。缺点是动物毛发、饲料等自发荧光背景和非特异性背景高。

 

 

 

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 活体成像的三个优点

 

1、可以在完整的生物体内进行，具有足够的空间和时间分辨率，用于研究生物体内的生物过程。

2、对同一个研究个体进行长时间反复跟踪成像，避免个体差异，提高数据的可比性，又不需要杀死模型动物，节省了大笔科研费用，保证结果的准确性。

3、非侵入式地检测活体内特异的生物学行为，最大限度地模拟人体内的生理病理状态，对动物的性状进行跟踪检测，直接观测和分析。

 

活体成像应用案例

 

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 细胞治疗领域：如皮肤原代细胞的移植

 

①体外实验-3×10⁵个转染荧光素酶报告基因的小鼠表皮原代细胞，外加底物荧光素，重复三次，可见重复性较好。

（使用CLINX IVScope 8500拍摄）

②体内实验-C57BL/6小鼠皮下注射3×10⁵个转染荧光素酶报告基因的小鼠表皮原代细胞，随后腹腔注射底物荧光素，注射区域可见明显信号。

（使用CLINX IVScope 8500拍摄）

 

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 动物模型研究：如GFP转基因小鼠模型的验证与应用 

 

①通过转基因方法，从受精卵转入外源GFP基因，获得GFP转基因小鼠

②活体实验验证-用外源470nm激发光源的照射，通过525nm滤光片搜集信号，用IVScope8500拍摄

（使用CLINX IVScope 8500拍摄）

③后续可分离GFP转基因小鼠的免疫细胞，用于免疫学和肿瘤方面的研究。

 

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 肿瘤研究：如脑胶质瘤、肺癌等方面

 

①1*10⁷个荧光素酶标记的脑胶质肿瘤细胞，颅内原位注射，随后腹腔注射底物荧光素，用IVScope8500拍摄

（使用CLINX IVScope 8500拍摄）

②1*10⁶个荧光素酶标记的脑胶质肿瘤细胞，颅内原位注射。2*10⁶和1*10⁷个荧光素酶标记的脑胶质肿瘤细胞于背部左侧皮下注射，随后腹腔注射底物荧光素

（使用CLINX IVScope 8500拍摄）

③ 4周龄雌性Nod/Scid免疫缺陷小鼠，尾静脉注射1×10⁶个荧光素酶标记的A549肺癌细胞，5周后腹腔注射底物荧光素，用IVScope 8200系统检测，实验结果可见明显骨转移。

（使用CLINX IVScope 8200拍摄）

 

勤翔小动物活体成像产品特点

 

I 相机

业内专业级背部薄化背照式深度制冷CCD相机

工作温度为绝对-100℃

量子效率高达95%（500nm-600nm）

 

II 镜头

F0.8大光圈可预制步进控制调节镜头

实现超高灵敏度生物发光成像

 

III 箱体

绝对封闭的暗箱设计

适合长时间曝光成像

 

IV 多种荧光及滤镜系统

配备多种荧光光源及滤镜系统可供选择

观测范围从440-840nm

涵盖可见光及近红外光区域

在售几乎所有荧光探针都可应用

 

 

  上海勤翔科学仪器有限公司深耕成像领域14载，是一家集研发、生产、销售、服务于一体的高新技术企业，致力于为生命科学行业提供专业的数字成像产品和技术服务。勤翔是国内最早推出“化学发光成像系统”和“动植物活体成像系统”的企业之一。