NightOWL在活体生物发光成像中的原理和应用.doc

NightOWL ⅡLB 983在活体生物发光成像中的应用 第一部分 仪器介绍 德国Berthold Technologies公司生产的NightOWL ⅡLB 983是作为一种开放性实验技术平台构架的活体生物发光和荧光成像系统，它不仅是一台仪器，更通过其开放性设计思路，多种实验预留端口及针对性实验配件的组合应用，使仪器超越了普通封闭式仪器应用上局限性，给科研人员带来更大的使用价值。该仪器秉承生物发光与荧光检测并重的设计理念，在生物发光检测上具有最高的灵敏度，对于局部检测能获得良好的图像。具体表现在以下几个方面： 精确的定量研究 该系统采用多种计数方式供选择，仪器量化检测到的光强度，同时反映出细胞的数量，在相同的深度情况下，肿瘤细胞数与发光值成线性关系。 极高的灵敏度 小鼠皮下总计1000个 细胞或每mm2 20个细胞可以很容易地被检测到，探测极限是一丛150 – 250个细胞。在微孔细胞板中少到10 个细胞可以检测到。当然，由于发光源在老鼠体内深度的不同可看到的最少细胞数是不同的。 体内实验与体外实验的一致性 通过活体成像技术测得的结果与体外实验的结果高度一致。 灵活的视野选择 可自动化升降、对焦的相机，相机位置根据样本的厚度、检测部位的数据自动校对、定位。 样本位置保持固定 检测视野大小可实现3.5 x 3.5 cm ~26 相机的工作距离(相机与样本之间的距离) 35~750 mm 样本拍照更符合照相习惯 工作距离750 mm工作距离 工作距离750 mm 工作距离35 mm 可选择升级到3D成像 通过在成像动物的左右两侧放置镜子，获得三维深度信息。可以测量光源的长、宽和深度，从而计算体积（ r2 = 0.89）。 麻醉小鼠单独控制开关，避免了麻醉气体的泄露 暗箱具有法兰接口 使仪器内部可以通入液体、气体等物质，成为暗箱内外通路。如图：利用法兰向暗室内通入温度恒定的循环水，可以检测鱼类等。 第二部分 应用介绍 肿瘤学 长期动态检测肿瘤的生长，并可建立相应的动物模型进行抗肿瘤药物的筛选（下图是长期动态检测MIA-PaCa-2 肿瘤的生长曲线）。上海市科委2007年便支持了上海市肿瘤研究所建立3-5种发光肿瘤模型，用于药物的筛选。 肿瘤转移 由于活体成像技术直观、灵敏度高的特点，该技术将成为研究肿瘤转移的有力手段。下左图是前列腺癌PC3骨转移的成像，下右图是RENCA 肿瘤的肺转移成像。中山医院肝癌所的科研人员正在积极应用该技术用于肝癌转移的机理研究。 基因治疗研究 关于基因治疗应用该技术可以从两个方面来考虑，标记病毒或肿瘤细胞。交通大学第一人民医院的专家应用荧光素酶基因标记的视网膜母细胞瘤成像，来观察基因治疗的治疗效果。他们把荧光素酶基因标记的视网膜母细胞瘤注射到实验动物的玻璃体下。左侧小鼠，荧光素用量2mg，右侧小鼠荧光素用量300ug，细胞数2*105，接种后2个星期检测，成像时间2分钟。 受体活性的研究 通过雌激素受体标记的报告基因小鼠，观察无雌激素食品对小鼠雌激素受体表达的影响。 CD46是rAd35 的受体，野生型的小鼠没有CD46，所以构建了CD46转基因（MYII）小鼠。 CD46转基因（MYII）小鼠对于评价rAd35 vectors的潜力和安全性是一个有意义的动物模型。 注射1*1011 vp rAd35后分别成像。 流行病学 多种病毒，腺病毒、腺相关病毒、慢病毒、乙肝病毒等都可被荧光素酶标记，用于观察病毒对机体的侵染过程。下图是溶瘤病毒在肿瘤细胞内的感染和复制。 可以用标记好的革兰氏阳性和阴性细菌侵染活体动物, 观测其在动物体内的繁殖部位、数量变化及对外界因素的反应。 药物研究 药物诱导的IL-1β基因表达 上海南方模式动物中心的科研人员用荧光素酶基因标记IL-1β 基因 ，形成转基因小鼠，IL-1β 基因与荧光素酶基因平行表达。通过构建这样的平台，来筛选对炎症有关的治疗药物，将是中医药领域应用活体动物光学成像技术的先驱，将极大的促进中医药研究方法学的发展。我们会根据市场的需要开发一批转基因小鼠用来促进活体成像技术与药物开发的应用，促进功能基因组学的发展。 药物筛选（标记PPARs基因的转基因小鼠的药物筛选） 为研究目的基因是在何时、何种刺激下表达，将荧光素酶基因插入目的基因启动子的下游，并稳定整合于实验动物染色体中，形成转基因动物模型。利用其表达产生的荧光素酶与底物作用产生生物发光，反应目的基因的表达情况，从而实现对目的基因的研究。可提供靶基因在体内的实时表达和对候选药物的准确反应，还可以用来评估候选药物和其它化合物的毒性。为药物在疾病中的作用机制及效用提供研究方法。 NF-κB基因表达与抗炎药物筛选 腹腔注射thioacetamide（