活体动物体内光学成像主要采用生物发光与荧光两种技术。生物发光是用荧光素酶基因(Luciferase)标记细胞或DNA,而荧光技术则采用绿色荧光蛋白、红色荧光蛋白等荧光报告基因和FITC、Cy5、Cy7等荧光素及量子点(quantumdot,QD)进行标记。
小动物活体成像技术是采用高灵敏度制冷CCD配合特制的成像暗箱和图像处理软件,使得可以直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。实验者借此可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。
由于具有更高量子效率CCD的问世,使活体动物体内光学成像技术具有越来越高的灵敏度,对肿瘤微小转移灶的检测灵敏度极高;另外,该技术不涉及放射性物质和方法,非常安全。因其操作极其简单、所得结果直观、灵敏度高、实验成本低等特点,在刚刚发展起来的几年时间内,已广泛应用于生命科学、医学研究及药物开发等方面。
一、小动物活体成像概述
1.荧光发光成像
荧光成像的标记对象较为广泛,可以是动物、细胞、微生物、基因,也可以是抗体、药物、纳米材料等。常用的有绿色荧光蛋白( GFP)、红色荧光蛋白( DsRed)及其它荧光报告基团,标记方法与体外荧光成像相似,荧光成像具有费用低廉和操作简单等优点。同生物发光在动物体内的穿透性相似,红光的穿透性在体内比蓝绿光的穿透性效率高,近红外荧光为成像观察的最佳选择。荧光发光是通过激发光激发荧光基团到达高能量状态,而后产生发射光。考虑到不同荧