小動物活體成像技術(shù)的發(fā)展

1999年，美國哈佛大學(xué)Weissleder等人提出了分子影像學(xué)（molecular imaging）的概念——應(yīng)用影像學(xué)方法，對活體狀態(tài)下的生物過程進行細(xì)胞和分子水平的定性和定量研究。
    傳統(tǒng)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(tài)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(biāo)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(xué)、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(shù)使活體動物體內(nèi)成像成為可能，它的出現(xiàn)，歸功于分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展、轉(zhuǎn)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(shè)備的發(fā)展等諸多因素。
    目前，分子成像技術(shù)可用于研究觀測特異性細(xì)胞、基因和分子的表達(dá)或互作過程，同時檢測多種分子事件，追蹤靶細(xì)胞，藥物和基因治療最優(yōu)化，從分子和細(xì)胞水平對藥物療效進行成像，從分子病理水平評估疾病發(fā)展過程，對同一個動物或病人進行時間、環(huán)境、發(fā)展和治療影響跟蹤。
    分子成像的優(yōu)點，分子成像和傳統(tǒng)的體外成像或細(xì)胞培養(yǎng)相比有著顯著優(yōu)點。
首先，分子成像能夠反映細(xì)胞或基因表達(dá)的空間和時間分布，從而了解活體動物體內(nèi)的相關(guān)生物學(xué)過程、特異性基因功能和相互作用。
其次，由于可以對同一個研究個體進行長時間反復(fù)跟蹤成像，既可以提高數(shù)據(jù)的可比性，避免個體差異對試驗結(jié)果的可影響，又不需要殺死模式動物，節(jié)省了大筆科研費用。
第三，尤其在藥物開發(fā)方面，分子成像更是具有劃時代的意義。根據(jù)目前的統(tǒng)計結(jié)果，由于進入臨床研究的藥物中大部分因為安全問題而終止，導(dǎo)致了在臨床研究中大量的資金浪費，而分子成像技術(shù)的問世，為解決這一難題提供了廣闊的空間，將使藥物在臨床前研究中通過利用分子成像的方法，獲得更詳細(xì)的分子或基因述水平的數(shù)據(jù)，這是用傳統(tǒng)的方法無法了解的領(lǐng)域，所以分子成像將對新藥研究的模式帶來革命性變革。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；
活體動物體內(nèi)光學(xué)成像(Optical in vivo Imaging)
    主要采用生物發(fā)光（bioluminescence）與熒光（fluorescence）兩種技術(shù)。生物發(fā)光是用熒光素酶(Luciferase)基因標(biāo)記細(xì)胞或DNA，而熒光技術(shù)則采用熒光報告基團（GFP、RFP,Cyt及dyes等）進行標(biāo)記。利用一套非常靈敏的光學(xué)檢測儀器，讓研究人員能夠直接監(jiān)控活體生物體內(nèi)的細(xì)胞活動和基因行為。通過這個系統(tǒng)，可以觀測活體動物體內(nèi)腫瘤的生長及轉(zhuǎn)移、感染性疾病發(fā)展過程、特定基因的表達(dá)等生物學(xué)過程。傳統(tǒng)的動物實驗方法需要在不同的時間點宰殺實驗動物以獲得數(shù)據(jù)得到多個時間點的實驗結(jié)果。相比之下，可見光體內(nèi)成像通過對同一組實驗對象在不同時間點進行記錄，跟蹤同一觀察目標(biāo)標(biāo)記細(xì)胞及基因）的移動及變化，所得的數(shù)據(jù)更加真實可信
    由于X射線具有放射性，對于微小生物有致命性的威脅，所以不宜使用能量過高的射線進行測試。如果將生物致死就很難追蹤活體細(xì)胞的病理活動。近來，不斷有研究機構(gòu)推出自主國產(chǎn)的小動物CT，配上巨納集團提供的UltraBright微焦點光源，在保證微焦點清晰度的情況下，盡可能的增大功率調(diào)節(jié)范圍，其功率調(diào)節(jié)范圍是市場同類光源的兩倍有余。具有超高的性能。各大生物研究所相繼推出性能優(yōu)異的CT設(shè)備，為中國的生物疾病研究添了更大的活力。