活體成像系統(tǒng)是利用生物發(fā)光及熒光技術(shù)在活體動物體內(nèi)進(jìn)行生物標(biāo)記，通過光學(xué)成像系統(tǒng)來監(jiān)測被標(biāo)記動物體內(nèi)分子及細(xì)胞等的生物學(xué)過程?？梢詣討B(tài)的監(jiān)測整個活體內(nèi)生物學(xué)事件的發(fā)生、發(fā)展。

活體成像系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　活體成像系統(tǒng)主要采用生物發(fā)光與熒光2種技術(shù)在活體動物體內(nèi)進(jìn)行生物標(biāo)記，通過成像系統(tǒng)來監(jiān)測被標(biāo)記動物體內(nèi)分子及細(xì)胞等的發(fā)展進(jìn)程，以及進(jìn)行相關(guān)的生物、藥物ZL研究。

　　目前，活體成像系統(tǒng)的主要手段包括結(jié)構(gòu)成像(解剖成像)及功能成像(分子成像)。以光學(xué)成像、小動物正電子斷層掃描、小動物單光子發(fā)射體層攝影術(shù)為代表的動物功能成像技術(shù)不但能即時反映活體動物體內(nèi)的細(xì)胞分布及基因表達(dá)，還能動態(tài)觀察活體動物體內(nèi)分子生物學(xué)過程，活體光學(xué)成像與micro-CT、核磁共振成像、超聲等結(jié)構(gòu)成像手段結(jié)合，能為動物實(shí)驗提供更客觀的數(shù)據(jù)、更確切的分子生物特性。

活體成像系統(tǒng)應(yīng)用于標(biāo)記腫瘤及抗腫瘤藥物

　　1、活體腫瘤標(biāo)記技術(shù)

　　綠色熒光蛋白(GFP)、β-半乳糖苷酶、螢火蟲熒光素酶等是目前應(yīng)用較廣的活體成像系統(tǒng)生物標(biāo)記。GFP受藍(lán)、紫光照射可自發(fā)地發(fā)出綠色熒光，其信號強(qiáng)度高，易于被捕獲，且GFP不需底物，對組織、細(xì)胞，故在腫瘤生長、藥效評價和基因ZL等方面都得到了廣泛應(yīng)用。GFP的缺點(diǎn)在于發(fā)射波長較短，穿透力稍差，對顯示深部腫瘤及微小病灶存在一定局限性。以β-半乳糖苷酶、螢火蟲Luc標(biāo)記的細(xì)胞較GFP更適合于深部組織腫瘤及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移微小病灶的研究。

　　2、標(biāo)記抗腫瘤藥物

　　腫瘤早期，當(dāng)運(yùn)用解剖成像方法尚無法檢測到腫瘤病灶時，活體成像系統(tǒng)便可檢測到腫瘤發(fā)光信號，靈敏度較高。此外，解剖成像不能區(qū)分活細(xì)胞與凋亡細(xì)胞，活體成像系統(tǒng)可檢測到腫瘤活細(xì)胞信號，且不顯示已經(jīng)凋亡的腫瘤細(xì)胞信號。在抗腫瘤藥物研究中，把標(biāo)記過的抗腫瘤藥物運(yùn)用在活體動物體內(nèi)，給予已接種腫瘤的小鼠以不同ZL方式、不同劑量、不同療程的抗腫瘤藥物。

　　利用活體成像系統(tǒng)，在不同時間點(diǎn)動態(tài)觀察癌細(xì)胞在活體內(nèi)的生物學(xué)變化特點(diǎn)，觀察抗腫瘤藥物的Z佳ZL方式、劑量、給藥時間等，也可標(biāo)記腫瘤細(xì)胞，間接觀察阻斷RNA對腫瘤細(xì)胞的識別和殺傷。

活體成像系統(tǒng)應(yīng)用于標(biāo)記、示蹤細(xì)胞

　　活體成像系統(tǒng)在標(biāo)記、示蹤細(xì)胞方面運(yùn)用了生物發(fā)光和熒光2種技術(shù)，生物發(fā)光對標(biāo)記少量細(xì)胞(5～300個/視野)較敏感，熒光對標(biāo)記細(xì)胞數(shù)量大于300個/視野較敏感，利用生物發(fā)光技術(shù)檢測到細(xì)胞數(shù)量Z少可至3個/視野。示蹤細(xì)胞指在不同時間點(diǎn)對細(xì)胞存活狀態(tài)及分布走向進(jìn)行觀察，有報道可示蹤的細(xì)胞包括造血干細(xì)胞、心肌干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、細(xì)胞因子誘導(dǎo)的殺傷細(xì)胞等。

活體成像系統(tǒng)應(yīng)用于標(biāo)記免疫排斥

　　標(biāo)記免疫細(xì)胞的主要特點(diǎn)是觀察流體細(xì)胞在體內(nèi)的動向和變化，常用于標(biāo)記T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等，也可標(biāo)記干細(xì)胞及異體細(xì)胞，觀察干細(xì)胞演化和器官移植的研究。有報道將Luc標(biāo)記的造血干細(xì)胞移植入脾及骨 髓，可用于實(shí)時監(jiān)測活體動物體內(nèi)干細(xì)胞造血過程的早期事件及動力學(xué)變化。觀察免疫細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的識別、殺傷時可應(yīng)用帶有生物發(fā)光標(biāo)記的轉(zhuǎn)基因小鼠淋巴細(xì)胞，檢測放射、化學(xué)ZL的效果，尋找抗腫瘤免疫ZL中的細(xì)胞機(jī)制。

活體成像系統(tǒng)應(yīng)用于標(biāo)記細(xì)菌及病毒

　　利用細(xì)菌Luc基因可以分別標(biāo)記革蘭陽性細(xì)菌和革蘭陰性細(xì)菌。用標(biāo)記好的細(xì)菌侵染活體動物，觀測細(xì)菌在動物體內(nèi)的繁殖部位、數(shù)量變化及對外界因素的反應(yīng)，再通過活體成像系統(tǒng)對已標(biāo)記細(xì)菌在活體內(nèi)對藥物的反應(yīng)進(jìn)行觀察，并對比實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，篩選出藥物Z佳劑量、給藥濃度及時間，還可觀察記錄藥物不同劑量對活體的毒副作用。

　　活體成像系統(tǒng)標(biāo)記細(xì)菌及病毒的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾方面：①同一批老鼠持續(xù)觀察，避免個體間差異;②有更高的靈敏度，可以在感染早期就進(jìn)行活體觀察;③可以有結(jié)構(gòu)信息，在整體上觀察活體動物的感染途徑;④定量觀察可以比較各個器官的感染程度。在活體成像系統(tǒng)標(biāo)記病毒方面，有報道用Luc基因來標(biāo)記1-型單純皰疹病毒，可觀察到HSV-1病毒對肝臟、肺、脾及淋巴結(jié)的侵入和病毒從血液系統(tǒng)進(jìn)入神經(jīng)系統(tǒng)的過程。

活體成像系統(tǒng)應(yīng)用于標(biāo)記基因及轉(zhuǎn)基因動物模型

　　活體成像系統(tǒng)可以從影響基因表達(dá)的各個不同的層面進(jìn)行基因研究，可用于某種疾病的基因表達(dá)、轉(zhuǎn)基因動物試驗以及基因ZL等。在血管內(nèi)皮生長因子受體2-Luc轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)標(biāo)記胚胎細(xì)胞，在發(fā)育的過程可動態(tài)監(jiān)測到小鼠體內(nèi)VEGFR2發(fā)光信號逐漸降低，至小鼠出生后VEGFR2表達(dá)的。同樣，研究者可根據(jù)研究方向，將靶基因、靶細(xì)胞、病毒及細(xì)菌進(jìn)行Luc標(biāo)記后發(fā)光信號消失轉(zhuǎn)入動物體內(nèi)，形成研究所需的各種小動物疾病模型，包括腫瘤、免疫系統(tǒng)疾病、感染疾病等。

　　活體成像系統(tǒng)應(yīng)用于基因ZL方面，可將1個或多個感興趣的基因及其產(chǎn)物安全而有效的傳遞到體內(nèi)靶細(xì)胞，再通過某種Luc觀察目的基因是否在試驗動物體內(nèi)持續(xù)地特異性表達(dá)或是YZ，基因ZL也是包括腫瘤等多種疾病綜合ZL的新熱點(diǎn)、新領(lǐng)域。