活体成像技术

　　目前，常见于小动物的活体成相技术主要包括生物发光成相、荧光成相、放射性同位素成相以及X光成相等。其中生物发光成像技术具有高灵敏、低背景，操作方便等优点，因此被广泛应用于病毒、细胞在动物体内的示踪、动物活体基因表达检测等实验中。

　　生物发光活体成像的简要操作流程

　　成像原理

　　动物生物发光，一般是将荧光素酶基因整合到预期观察的细胞或病毒的基因组上，以表达荧光素酶。然后将标记好的细胞接种到实验动物体内后，当外源（腹腔或静脉注射）给予其底物荧光素(Luciferin)，即可在几分钟内产生发光现象。这种酶可以催化荧光素底物发生氧化反应，从而激发荧光，并且发光光强度与标记细胞的数目呈线性相关。

　　通常，用来进行生物发光成像实验的荧光素酶主要有萤火虫荧光素酶（Firefly Luciferase）和海肾荧光素酶（Renilla Luciferase）两种。二者的底物不一样，前者的底物是荧光素（D-luciferin）， 后者的底物是腔肠素(coelentarizine)。二者的发光波长不同，前者发射波长在540~600nm，后者发射波长在460~540nm左右。

　　另外，萤火虫荧光素酶所发的光更容易透过组织，因此通常用于动物深部组织成像，而海肾荧光素酶的激发光通常用于浅层组织的标记。

　　应用

　　01

　　肿瘤模型构建

　　活体生物发光成像技术，能够让研究人员直接、快速地测量各种癌症模型中肿瘤的生长、转移以及对药物的反应。其特点是极高的灵敏度，使微小的肿瘤病灶（少到百级细胞）也可以被检测到，非常适合于肿瘤体内生长的定量分析，而且避免由于宰杀老鼠而造成的组间差异，节省动物成本。

　　水溶性腔肠霉素检测小鼠肿瘤种植

　　02

　　药物研究

　　药效学评价方面，荧光素酶癌症模型，可用于癌症体内用药在整体动物水平上，进行长期疗效跟踪观察。利用无创伤活体成像，对癌细胞生长进行检测，可对癌症治疗之前和过程中的癌细胞变化进行实时观测和评估。这种方式很好的提供了对癌细胞的反应和复发评估的预诊断途径。用活体成像的方法比传统技术有更高的灵敏度，当用传统的方法还不能检测到瘤块时，活体成像技术已经可以检测到很强的信号。

　　基于活体成像技术高灵敏度、观察方便等特点，在抗肿瘤药物临床前研究中，通过给予肿瘤接种的小鼠不同剂量、不同给药时间、不同给药途径，观察抗肿瘤药物的最佳给药途径、给药剂量及给药时间，从而制定合适的剂型与服药时间。

　　生物发光成像检测小鼠肿瘤治疗

　　03

　　基因治疗

　　基因治疗是将正常基因或有治疗作用的基因，通过一定方式导入靶细胞，以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的。目前，基因治疗主要是以病毒做载体，科研人员可应用荧光素酶基因作为报告基因加入载体，观察目的基因是否到达动物体内的特异组织以及是否持续高效表达。这种非侵入方式具有低毒性及免疫反应轻微等优点，且可以直接实时观察，了解病毒或载体侵染的部位和时域信息。