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小動物活體成像

更新時間:2022-10-13

簡要描述:

小動物活體成像技術是在不損傷動物的前提下對其進行長期縱向研究的技術之一。成像技術可以提供的數據有精確定量和相對定量兩種。

  小動物活體成像技術是在不損傷動物的前提下對其進行長期縱向研究的技術之一。成像技術可以提供的數據有精確定量和相對定量兩種。在樣本中位置而改變,這類技術提供的為精確定量信息,如CT、MRI和PET提供的為精確定量信息;圖像數據信號為樣本位置依賴性的,如可見光成像中的生物發光、熒光、多光子顯微鏡技術屬于相對定量范疇,但可以通過嚴格設計實驗來定量。其中可見光成像和核素成像特別適合研究分子、代謝和生理學事件,稱為功能成像;超聲成像和CT則適合于解剖學成像,稱為結構成像,MRI介于兩者之間。

  動物模型是現代生物醫學研究中重要的實驗方法與手段,有助于更方便、更有效地認識人類疾病的發生、發展規律和研究防治措施,同時大鼠、天竺鼠、小鼠等小動物由于諸多優勢在生命科學、醫學研究及藥物開發等多個領域應用日益增多。近年來各種影像技術在動物研究中發揮著越來越重要的作用,涌現出各種小動物成像的專業設備,為科學研究提供了強有力的工具。
  動物活體成像技術是指應用影像學方法,對活體狀態下的生物過程進行組織、細胞和分子水平的定性和定量研究的技術。動物活體成像技術主要分為光學成像 (optical imaging)、核素成像(PET/SPECT)、核磁共振成像(magnetic resonance imaging ,MRI)、計算機斷層攝影(computed tomography,CT)成像和超聲(ultrasound)成像五大類。
  1 可見光成像
  體內可見光成像包括生物發光與熒光兩種技術[2]。生物發光是用熒光素酶基因標記DNA,利用其產生的蛋白酶與相應底物發生生化反應產生生物體內的光信號;而熒光技術則采用熒光報告基因(GFP、RFP)或熒光染料(包括熒光量子點)等新型納米標記材料進行標記,利用報告基因產生的生物發光、熒光蛋白質或染料產生的熒光就可以形成體內的生物光源。前者是動物體內的自發熒光,不需要激發光源,而后者則需要外界激發光源的激發。
  1.1 生物發光:哺乳動物生物發光,一般是將螢火蟲熒光素酶(Firefly luciferase)基因整合到需觀察細胞的染色體DNA上,以表達熒光素酶,培養出能穩定表達熒光素酶的細胞株,當細胞分裂、轉移、分化時,熒光素酶也會得到持續穩定的表達[4]。標記后的熒光素酶只有在活細胞內才會產生發光現象,并且發光強度與標記細胞的數目呈線性相關。
  除螢火蟲熒光素酶外,有時也會用到海腎熒光素酶(renilla Luciferase)[5]。二者的底物不一樣,螢火蟲熒光素酶的底物是熒光素(D-luciferin),海腎熒光素酶的底物是腔腸素(coelentarizine)。二者的發光波長不一樣,前者所發的光波長在540~600nm,后者所發的光波長在460~540nm左右。前者所發的光更容易透過組織,在體內的代謝較后者慢,而且特異性好。所以,大部分活體實驗使用螢火蟲熒光素酶基因作為報告基因,如果需要雙標記或特殊的實驗,也可采用后者作為備選方案。
  新問世的PpyRed紅色漂移熒光素酶,把以前的熒光素酶的發光峰從562nm漂移到612 nm。隨著發光波長的增加,PpyRed紅色漂移熒光素酶穿透性大大提高,被皮膚吸收的比例顯著降低,且光的漫射現象減少,提高了分辨率??偟恼f來,PpyRed紅色漂移熒光素酶提高了活體生物發光成像的靈敏度和分辨率。
  對于細菌標記,一般利用發光酶基因操縱子luxABCDE或luxCDABE,其由控制的編碼熒光素酶的基因和編碼熒光素酶底物合成酶的基因組成。利用這種辦法進行標記的細菌會持續發光,不需要外源性底物。但是一般細菌標記需要轉座子的幫助把外源基因插入到細菌染色體內穩定表達。通過熒光素酶基因標記的細菌進行的胃腸道排空的實驗可以把活體成像的研究應用擴展到藥物動力學、胃腸道功能學等領域。
  1.2熒光:熒光成像技術發展迅速,主要表現在成像探針的不斷更新;光學成像系統不僅提供定量信息,還能提供三維立體圖像和多項復雜的數據;紅外線斷層掃描重建、光譜分離、圖像融合和多通道成像技術已經在許多成像系統常規應用。
  隨著小動物成像技術的發展,成像探針種類越來越多,功能越來越強大。量子點(quantum dots,QDs)熒光標記是納米技術和體內熒光成像技術結合的一種新技術,除了能對活細胞實時長時間動態熒光觀察與成像,對細胞間、細胞內及細胞器間的各種相互作用的原位實時動態示蹤外,還可以標記在其他需要研究的物質上,如藥物、特定的生物分子等,示蹤其活動及作用,其在長時間生命活動監測及活體示蹤方面具有*的應用優勢。
  小動物活體成像實驗服務超高靈敏度的發光成像
  Xtreme采用高靈敏度的CCD相機,該相機的最小檢測光子數<50photons>95%(峰值),不僅能夠進行深層腫瘤、腫瘤轉移位點的生物發光檢測,還能進行微弱髓過氧化物酶(MPO)活性檢測,檢測炎癥的發生和發展以及cherenkov成像。
  熒光光源,全波段熒光染料應用Bruker Xtreme系統多模式成像系統具備市場上*的最佳的熒光成像模塊,整個模塊圍繞優質的信噪比進行設計。
  ( 1 )1600萬像素超高分辨率CCD,極大提高圖像的質量;
  (2) 400W氬燈光源——發光效率高的氤燈光源,增加信號檢測深度;穩定連續的全波段光譜,*泛的熒光應用;
  (3)發射濾光片一—具有去除光暈的效果,提高圖像信噪比;
  (4)多張濾光片的配置——熒光染料任您選擇;(5)光場校正功能——整個激發光場均勻化,實驗結果不受動物放置位置影響;
  (6)高通量成像——5只小鼠同時成像,適合高通量實驗。


毓秀生物科技(上海)有限公司是一家專注于生物科技前沿技術研發和科研技術服務的公司,公司建有專業的分子生物學、細胞生物學、組織病理學實驗室,為眾多生物醫藥企業、科研機構、醫院及高校提供分子生物學、細胞生物學、病理形態學等方面科研服務。公司核心團隊曾在國內外許多優秀學府從事過多年研發工作,秉承“為客戶創造價值,為員工實現夢想,為社會創造財富"的經營理念,堅持以技術創新為先導,以服務質量為根本,為中國生物醫藥和科學研究提供優質的產品和技術服務。




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