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动物活体成像技术 Animal Vivo Imaging Technology 北京广源达科技 内 容 动物活体成像技术的背景 动物活体成像技术的分类 几种动物活体成像技术的比较 动物活体光学成像技术的原理与系统构 成 CRI公司动物活体荧光成像系统 CRI公司动物活体荧光成像系统的应用 动物活体成像的背景 1999年，美国哈佛大学Weissleder等人提出了分子影像学（molecular imaging）的概念——应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究。 传统成像大多依赖于肉眼可见的身体、生理和代谢过程在疾病状态下的变化，而不是了解疾病的特异性分子事件。分子成像则是利用特异性分子探针追踪靶目标并成像。这种从非特异性成像到特异性成像的变化，为疾病生物学、疾病早期检测、定性、评估和治疗带来了重大的影响。 动物活体成像的背景 分子成像技术使活体动物体内成像成为可能，它的出现，归功于分子生物学和细胞生物学的发展、转基因动物模型的使用、新的成像药物的运用、高特异性的探针、小动物成像设备的发展等诸多因素。目前，分子成像技术可用于——研究观测特异性细胞、基因和分子的表达或互作过程，同时检测多种分子事件，追踪靶细胞，药物和基因治疗最优化，从分子和细胞水平对药物疗效进行成像，从分子病理水平评估疾病发展过程，对同一个动物或病人进行时间、环境、发展和治疗影响跟踪。 动物活体成像的背景 活体生物体内检验是生物研究的最终验证 动物活体成像的背景 分子成像的优点：分子成像和传统的体外成像或细胞培养相比有着显著优点。 分子成像能够反映细胞或基因表达的空间和时间分布，从而了解活体动物体内的相关生物学过程、特异性基因功能和相互作用。 分子成像由于可以对同一个研究个体进行长时间反复跟踪成像，既可以提高数据的可比性，避免个体差异对试验结果的可影响，又不需要杀死模式动物，节省了大笔科研费用。 分子成像应用尤其在药物开发方面，更是具有划时代的意义。 根据目前的统计结果，由于进入临床研究的药物中大部分因为安全问题而终止，导致了在临床研究中大量的资金浪费，而分子成像技术的问世，为解决这一难题提供了广阔的空间，将使药物在临床前研究中通过利用分子成像的方法，获得更详细的分子或基因述水平的数据，这是用传统的方法无法了解的领域，所以分子成像将对新药研究的模式带来革命性变革。 其次，在转基因动物、动物基因打靶或制药研究过程中，分子成像能对动物的性状进行跟踪检测，对表型进行直接观测和（定量）分析。 动物活体成像技术的分类 活体成像技术主要分为五大类： 光学成像（Optical Imaging with visible light and Fluorescence） 荧光成像（Fluorescence） 生物发光成像（Bioluminescence） 核素成像 Positron-Emission Tomography 简称PET 正电子发射或衍射断层扫描 Single-Photon-Emission Computed Tomography 简称SPECT 单光子发射或者衍射 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging ，MRI） 包括功能性核磁共振（Functional MRI，fMRI）, 心血管核磁共振（Cardio-vascular MRI ，cMRI），等等 超声成像（Ultrasound） CT成像 动物活体成像技术的分类 光学成像 活体动物体内光学成像(Optical in vivo Imaging)主要采用生物发光（bioluminescence）两种技术与荧光（fluorescence） 。 生物发光是用荧光素酶(Luciferase)基因标记细胞或DNA，而荧光技术则采用荧光报告基团（GFP、RFP, Cyt及dyes等）进行标记。 利用一套非常灵敏的光学检测仪器，让研究人员能够直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。通过这个系统，可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。传统的动物实验方法需要在不同的时间点宰杀实验动物以获得数据, 得到多个时间点的实验结果。相比之下，可见光体内成像通过对同一组实验对象在不同时间点进行记录，跟踪同一观察目标（标记细胞及基因）的移动及变化，所得的数据更加真实可信。另外, 这一技术对肿瘤微小转移灶的检测灵敏度极高，不涉及放射性物质和方法, 非常安全。 因其操作极其简单、所得结果直观、灵敏度高等特点, 在刚刚发展起来的几年时间内，已广泛应用于生命科学、医学研究及药物开发等方面。 动物活体成像技术的分类 核素成像核素成像技术用于发现易于为核素标记的既定靶目标底物的存在，或用于追踪小量标