活体成像技术-活细胞成像

整体水平和组织水平研究方法

活体成像技术

活体成像技术，即可见光成像技术，是在小动物活体内细胞和分子水平上进行生物学行为研究的一项技术，是近年来发展最快的生命科学和药物学的研究方法，是最直接观察细胞和分子在体内行为的一项新兴技术。

多模式活体成像是当今可见光成像的最新技术潮流，不仅由荧光、生物发光和同位素三种成像方法构成完整的功能成像体系，还有X光成像提供结构成像，二者相叠加，实现特异性信号的精确定位，真正体现活体成像技术的两大技术优势—空间上的分布和时间上的变化。

对于生命科学和药物学等研究而言，了解横向空间上的分布和纵向时间上的变化尤其重要。要了解所研究对象的特性，就必须掌握其进入体内后在各脏器和组织的分布情况，就必须进行精确的定位，现阶段这一点必须借助X光成像系统来实现。同时，还必须掌握所研究的对象在时间上的变化，即代谢情况。这一点，包括两种含义，即要了解同一器官不同时间量上的变化，也要了解不同时间点不同脏器内分布的变化，同样离不开精确的定位。

1.肿瘤方面的应用（应用的成像技术：X光、荧光、发光）

例一：使用荷有4T1luc肿瘤细胞的小鼠模型；肿瘤细胞稳定表达生物素酶，通过生物发光技术显示肿瘤位置；用CY5.5近红外荧光染料标记VEGF(血管内皮生长因子)的单链抗体，静脉注射后，采用荧光成像技术显示抗体体内分布和代谢信息。活体成像表明，这种抗体可以特异性结合到肿瘤细胞上，成为一种新的肿瘤标示物。

Marina V Backer1, Zoya Levashova, NATURE MEDICINE 2007, 13（4）：504-509

例二：前列腺癌的生物发光成像：深层的前列腺癌成像，辅以肾造影剂显示的膀胱显影，进行精确的肿瘤定位。

例三：肺癌的生物发光成像：深层脏器的生物发光成像。

B, time course for the in vivo imaging of primary

tumor and tumor metastasis (arrows) in xenografts of PC-3 and DU145

transfected with DsRed

2、药学研究的应用（使用X光、同位素和荧光三种模块）

例一：CCPM是一种新型的荧光染料，可以用作肿瘤细胞的特异性标示；DTPA 则为常见原料药。采用乳腺瘤裸鼠模型，通过尾静脉注射In111标记的DTPA-CCPM分子，利用放射性同位素成像和近红外荧光成像技术，在不同时间点进行活体成像，观察染料分子在体内的分布与代谢情况。结果显示，这种染料分子可以特异性靶向到肿瘤细胞，并表现出良好的半衰期，展现了很好的药用前景，为肿瘤治疗研究提供新工具。

Zhi Yang, Chun Li, Biomacromolecules 2007，8（11）：3422-3428

例二：使用同位素In111标记特异性靶向小鼠肿瘤细胞的药物分子，口腔给药后，在不同时间点进行活体成像，可以看到，随时间推移，药物分子逐步靶向肿瘤，最后非特异结合的药物代谢出体外，特异性结合在肿瘤细胞上的药物清晰展示肿瘤所在位置和大小。

3、纳米材料研究的应用（使用白光、荧光蛋白和荧光标记三种技术）

使用裸鼠动物模型，皮下接种稳转GFP和RFP的肿瘤细胞。所用纳米材料，共标记三种分子，一是CY5.5近红外荧光染料，二是抑制GFP表达的siRNA，三是协助靶向的一种跨膜多肽MPAP。静脉注射后48小时成像，结果显示，纳米材料已富集到肿瘤部位，GFP表达水平显著下降，但RFP表达未受影响。此实验揭示一种纳米材料可以承担多重生物反应作用，不仅可以进行活体成像，还可以携带药物进行肿瘤治疗。

Zdravka Medarova, Wellington Pham, NATURE MEDICINE 2007，13（3）：372-377

不同水平检测举例

1.整体和组织水平

2.组织细胞水平

DIABETES, VOL. 54, JUNE 2005

3.细胞水平

其他功能：

体外分析功能：

主要用于活体实验后的分子水平的验证实验，包括多色荧光成像、化学发光成像、同位素成像、白光成像等。

文献列表

1.LINE-1 Activity in Facultative Heterochromatin Formation during X

Chromosome Inactivation.Cell 141(6) pp. 956 - 969

2.Distinct Factors Control Histone Variant H

3.3 Localization at Specific

Genomic Regions.Cell 140(5) pp. 678 - 691

3.Meiotic Chromosome Homology Search Involves Modifications of the

Nuclear Envelope Protein Matefin/SUN-1.Cell 139(5) pp. 920 - 933

4.Cytoskeletal Forces Span the Nuclear Envelope to Coordinate Meiotic

Chromosome Pairing and Synapsis.Cell 139(5) pp. 907 - 919

5.Mitochondrial Dysfunction Leads to Nuclear Genome Instability via an

Iron-Sulfur Cluster Defect .Cell 137(7) pp. 1247 - 1258

6.Centromere-Specific Assembly of CENP-A Nucleosomes Is Mediated by

HJURP.Cell 137(3) pp. 472 - 484

7.DEX-1 and DYF-7 Establish Sensory Dendrite Length by Anchoring

Dendritic Tips during Cell Migration.Cell 137(2) pp. 344 - 355

8.RAP1 Is Essential for Silencing Telomeric Variant Surface Glycoprotein

Genes in Trypanosoma brucei.Cell 137(1) pp. 99-109

9.Epigenetic Reprogramming and Small RNA Silencing of Transposable

Elements in Pollen .Cell 136(3) pp. 461-472