动物活体成像技术

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1、动物活体成像技术AnimalVivoImagingTechnology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（molecularimaging）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

2、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

3、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体外试验（InVitro）分子生物学技术克隆技术蛋白组学等等…体内反应（InVivo）研究方法受体内环境制约，很难准确反映体内情况体外检验（ExVivo）PCR电泳组织病理学肿瘤称量等等…活体生物体内成像（InVivoImagingTechnology）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

4、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

5、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，或用于追踪小量标记基因药物和进行许多药物抵抗或病毒载体的传送。包括微PET、微SPECT。其中，微PET（正电子发射断层扫描仪PositronEmissionTomography）在目前的分子影像学研究中占据着极其重要的地位。最先开始的分子影像学研究就是用PET完成的，如今，用微PET进行

6、的单纯胞疹病毒胸苷激酶的分子影像学技术已应用于临床试验中。动物活体成像技术的分类微PET技术是将正电子同位素标记的化合物注入生物体内作为探针，当这些化合物参与生物体内的代谢过程时，PET按照同位素放射性分布的绝对量进行连续性扫描，根据动力学原理和图像数据，对活体组织中的生理生化代谢过程作出定量分析，如血流量、能量代谢、蛋白质合成、脂肪酸代谢、神经递质合成速度、受体密度及其与配体结合的选择性和动力学等。PET通常使用的探针是用11C，14N，15O及18F等生物组织中含量最多元素的放射性核素标记的化合物，它们具有与体内分子类似（包括细

7、胞代谢）的特点。在药理学研究中，则可以用正电子同位素直接标记药物，观察其在活体中的分布和代谢，或测量生理性刺激及病理学过程中药物分布与代谢的变化，从而对药物剂量、作用部位、可能发生的毒副作用等做出前瞻性判断。还可以判断其代谢反应的类型及产物，观察药物与其他药物的相互作用、药物与营养物质的相互作用、药物与受体的作用、药物与酶的相互作用等。动物活体成像技术的分类磁共振成像磁共振（MRI）分子影像学的优势在于它的高分辨率（已达到μm级），同时可获得解剖及生理信息。这些正是核医学、光学成像的弱点。但是MRI分子影像学也有其弱点，它的敏感性

8、较低（微克分子水平），与核医学成像技术的纳克分子水平相比，低几个数量级。传统的MRI是以物理、生理特性作为成像对比的依据。分子水平的MRI成像是建立在上述传统成像技术基础上，以特殊分子作为成像依据，其根本宗旨是将非特异性物理成像转为特