小動(dong)物(wu)光(guang)學成像系(xi)統：生(sheng)命科(ke)學研究的(de)利器(qi)

　　小(xiao)動(dong)物(wu)光學成像系(xi)統(tong)（SmallAnimalOpticalImagingSystem）是現(xian)代(dai)生(sheng)命科(ke)學研究中的(de)工具(ju)之壹(yi)。它通(tong)過(guo)高(gao)靈敏(min)度的(de)光學(xue)檢(jian)測(ce)技術，使(shi)研究人(ren)員(yuan)能夠(gou)直接監控(kong)活體生物(wu)體內的(de)細胞活(huo)動和基因(yin)行(xing)為，從而深(shen)入理(li)解生物(wu)學過(guo)程。

　　

　　壹(yi)、基本(ben)原(yuan)理(li)

　　采用生物(wu)發(fa)光(guang)（Bioluminescence）和熒光(guang)（Fluorescence）兩(liang)種技術。生(sheng)物(wu)發(fa)光(guang)成像是利(li)用生物(wu)體內某(mou)些特定(ding)的(de)酶（如螢火(huo)蟲熒光(guang)素酶）與底(di)物(wu)（如熒光素）反(fan)應(ying)產生光子，通過(guo)高(gao)靈敏(min)度的(de)探測(ce)器捕捉這些(xie)光子，從而實(shi)現(xian)成(cheng)像(xiang)。熒(ying)光成(cheng)像(xiang)是通過(guo)外源性(xing)熒光(guang)探(tan)針標記目標分子或細胞，當(dang)熒光(guang)探針被特定(ding)波長的(de)光激(ji)發(fa)時，會發(fa)出(chu)不(bu)同(tong)波(bo)長(chang)的(de)熒光(guang)，通(tong)過(guo)探(tan)測(ce)器捕捉這些(xie)熒光信(xin)號(hao)，實(shi)現(xian)成(cheng)像(xiang)。

　　

　　二、主(zhu)要應(ying)用

　　1.腫瘤研究

　　光(guang)學(xue)成像系統在腫瘤研究中具(ju)有廣泛的(de)應(ying)用。研究人(ren)員(yuan)可(ke)以通(tong)過(guo)標記腫瘤細胞，實(shi)時監測(ce)腫瘤的(de)生長(chang)、轉(zhuan)移(yi)以及(ji)抗(kang)腫瘤藥(yao)物(wu)的(de)效果(guo)。例如(ru)，通(tong)過(guo)生(sheng)物發(fa)光(guang)成像技術，可(ke)以長(chang)時間監(jian)測(ce)腫瘤的(de)生長(chang)過(guo)程，觀察腫瘤細胞在體內的(de)擴(kuo)散(san)情(qing)況。此(ci)外，熒光成(cheng)像(xiang)技(ji)術可(ke)以用於(yu)觀察腫瘤微(wei)環(huan)境(jing)的(de)變化，如(ru)血(xue)管(guan)生成、免疫細胞浸潤(run)等(deng)。

　　

　　2.藥(yao)物研究

　　在藥(yao)物(wu)研究方(fang)面，小動(dong)物(wu)光學成像(xiang)系統(tong)可(ke)以用於(yu)在活(huo)體動物(wu)水平(ping)上進行藥效評(ping)價(jia)、觀測(ce)藥物(wu)在體內的(de)靶向、分(fen)布(bu)及(ji)代謝。通過(guo)標記藥物(wu)分子，研究人(ren)員(yuan)可(ke)以實(shi)時觀察藥物在體內的(de)動態(tai)變化，評(ping)估(gu)藥(yao)物的(de)生物(wu)利(li)用度和藥代(dai)動(dong)力(li)學特性(xing)。此(ci)外，光學成(cheng)像(xiang)系(xi)統還(hai)可(ke)以用於(yu)篩選(xuan)新的(de)藥物(wu)候選(xuan)物(wu)，加速(su)新藥的(de)研發(fa)進程。

　　

　　3.基因和細胞治療

　　光(guang)學(xue)成像(xiang)系統(tong)在基(ji)因(yin)和細胞治療的(de)研究中也(ye)發(fa)揮(hui)著重(zhong)要作用。通過(guo)利(li)用螢火(huo)蟲熒光(guang)素酶或熒(ying)光(guang)蛋白(bai)作為報(bao)告基(ji)因，研究人(ren)員(yuan)可(ke)以標記細胞、病(bing)毒、細菌或基(ji)因(yin)，進而觀測(ce)基因(yin)和細胞治療的(de)效果(guo)。例如(ru)，在幹(gan)細胞研究中，通(tong)過(guo)熒(ying)光標記幹(gan)細胞，可(ke)以觀察幹(gan)細胞在體內的(de)遷(qian)移(yi)、分化(hua)和功能恢(hui)復(fu)情(qing)況，評(ping)估(gu)幹(gan)細胞治療的(de)潛力(li)。

　　

　　4.神(shen)經科學研究

　　光(guang)學(xue)成像系統在神(shen)經科學研究中也(ye)具有重要的(de)應(ying)用價值(zhi)。通過(guo)標記神(shen)經元或神(shen)經遞質，研究人(ren)員(yuan)可(ke)以實(shi)時觀察神(shen)經元的(de)活動(dong)、神(shen)經遞質的(de)釋(shi)放(fang)和傳遞過(guo)程。

　　

　　三(san)、優勢(shi)

　　1.高(gao)靈敏(min)度

　　具(ju)有高(gao)的(de)靈敏(min)度，能夠(gou)檢測(ce)到微弱的(de)光學(xue)信(xin)號(hao)，甚至(zhi)單(dan)分子熒光(guang)。這使(shi)得(de)研究人(ren)員(yuan)能夠(gou)在低(di)信(xin)號(hao)強(qiang)度的(de)情(qing)況下(xia)，仍(reng)然能夠(gou)獲得(de)清晰(xi)的(de)成像(xiang)結(jie)果(guo)，觀察到細微(wei)的(de)生物(wu)學(xue)變化。

　　

　　2.非(fei)侵(qin)入性(xing)

　　采用非(fei)侵(qin)入性(xing)的(de)成像(xiang)技(ji)術，不(bu)需(xu)要對動(dong)物進行手(shou)術或(huo)破壞性(xing)操作，減少(shao)了對動(dong)物(wu)的(de)傷害。這不(bu)僅符合(he)動物倫(lun)理(li)的(de)要求(qiu)，也(ye)使(shi)得(de)研究人(ren)員(yuan)能夠(gou)在同(tong)壹(yi)動物(wu)身上(shang)進行多次成像(xiang)，觀察生物學過(guo)程的(de)動態(tai)變化。