小(xiao)動(dong)物(wu)光學(xue)成像(xiang)系統(tong)：開(kai)啟生命科(ke)學(xue)研(yan)究新視野

　　在(zai)生命科(ke)學(xue)研(yan)究領(ling)域，對活體(ti)動(dong)物(wu)體(ti)內(nei)生物學(xue)過程的(de)深(shen)入(ru)了(le)解至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。小(xiao)動(dong)物(wu)光學(xue)成像(xiang)系統(tong)作為壹種先(xian)進(jin)的研(yan)究工(gong)具，正逐(zhu)漸(jian)成為科(ke)研(yan)人員(yuan)探(tan)索(suo)生命奧(ao)秘(mi)的(de)得(de)力(li)助(zhu)手。它(ta)能(neng)夠讓(rang)研(yan)究人員(yuan)直接(jie)監(jian)控(kong)活體(ti)生物體(ti)內(nei)的細胞活動(dong)和基(ji)因(yin)行(xing)為，為生命科(ke)學(xue)研(yan)究帶(dai)來了(le)新的突破和發(fa)展。

　　壹、原理(li)與技(ji)術(shu)

　　小動(dong)物(wu)光學(xue)成像(xiang)主(zhu)要(yao)采(cai)用生物發(fa)光與熒(ying)光兩種(zhong)技(ji)術(shu)。生物發(fa)光是利(li)用熒光素酶基(ji)因(yin)標記細胞或DNA，當熒光素酶底(di)物(wu)存在(zai)時(shi)，會(hui)產(chan)生生物發(fa)光信號(hao)，通(tong)過高(gao)靈(ling)敏度(du)的(de)光學(xue)檢(jian)測儀(yi)器捕捉這(zhe)些(xie)信號(hao)，從(cong)而實(shi)現對生物體(ti)內(nei)細胞活動(dong)和基(ji)因(yin)表達(da)的(de)監(jian)測(ce)。熒光技(ji)術(shu)則(ze)是(shi)使(shi)用熒光蛋白(bai)、熒(ying)光染料等熒(ying)光類探(tan)針(zhen)標記目標分(fen)子(zi)，通過激(ji)發(fa)熒(ying)光探(tan)針(zhen)發(fa)出熒(ying)光信號(hao)來進(jin)行(xing)成像(xiang)。

　　這兩種(zhong)技(ji)術(shu)各(ge)有優(you)勢(shi)，生物發(fa)光具有較(jiao)高(gao)的靈(ling)敏度(du)和特異(yi)性(xing)，能夠檢(jian)測到(dao)低至個位(wei)數級(ji)別的細胞信號(hao)，可用於監(jian)測(ce)腫瘤的生長、轉移(yi)以及(ji)特定(ding)基(ji)因(yin)的(de)表達(da)等。熒(ying)光技(ji)術(shu)則(ze)具有豐富(fu)的(de)探(tan)針(zhen)選(xuan)擇(ze)，可以對不(bu)同的(de)生物分(fen)子(zi)進(jin)行(xing)標記，實現多靶(ba)點的成(cheng)像(xiang)檢(jian)測。
 

　　二(er)、特點與優(you)勢(shi)

　　1、高(gao)靈(ling)敏度(du)成(cheng)像(xiang)

　　實現對以螢(ying)火蟲(chong)熒光素酶、海(hai)腎(shen)熒光素酶、細菌(jun)熒光素酶等多(duo)種(zhong)熒(ying)光素酶為報告(gao)探(tan)針(zhen)的(de)發(fa)光信號(hao)進(jin)行(xing)快速準(zhun)確(que)的成像(xiang)檢(jian)測。這(zhe)種超靈(ling)敏的(de)檢(jian)測能(neng)力，使(shi)研(yan)究者(zhe)能夠在活體(ti)動(dong)物(wu)水(shui)平(ping)觀(guan)測到(dao)低至(zhi)個位(wei)數級(ji)別的細胞信號(hao)，進(jin)而幫(bang)助(zhu)研(yan)究者(zhe)盡(jin)早地(di)對疾(ji)病的發(fa)展進(jin)行(xing)監(jian)測(ce)和分析。

　　2、多模式(shi)成像(xiang)功能

　　具備(bei)二(er)維及(ji)三(san)維斷(duan)層(ceng)水(shui)平(ping)的(de)生物發(fa)光、熒光、切倫科(ke)夫輻(fu)射成像(xiang)功能。二(er)維成像(xiang)可以實現對光學(xue)信號(hao)的(de)相對定位(wei)和定量(liang)，而(er)三(san)維成像(xiang)則(ze)能(neng)夠(gou)對動(dong)物(wu)體(ti)內(nei)的光學(xue)信號(hao)進(jin)行(xing)斷(duan)層(ceng)掃(sao)描，並通過先(xian)進(jin)的模型(xing)算(suan)法(fa)對成像(xiang)結果進(jin)行(xing)三維重(zhong)建，解(jie)決(jue)了(le)二維成像(xiang)只能(neng)進(jin)行(xing)相對定位(wei)和定量(liang)的(de)問(wen)題，為研(yan)究者(zhe)提(ti)供(gong)更(geng)全(quan)面(mian)、準(zhun)確(que)的信息(xi)。同(tong)時(shi)，系統(tong)還(hai)能夠(gou)和其它(ta)模式(shi)的三(san)維影(ying)像(xiang)系統(tong)聯(lian)合(he)使(shi)用，將不(bu)同模式(shi)的三(san)維影(ying)像(xiang)進(jin)行(xing)融合，實現功能性(xing)成像(xiang)與結(jie)構(gou)性(xing)成像(xiang)的結(jie)合。

　　3、解決(jue)深(shen)層(ceng)熒光成像(xiang)問(wen)題

　　大(da)多數活(huo)體(ti)光學(xue)成像(xiang)系統(tong)采(cai)用反射(she)照明激(ji)發(fa)體(ti)內(nei)熒光信號(hao)，存(cun)在激(ji)發(fa)光能量(liang)分(fen)散且全(quan)身(shen)組(zu)織(zhi)自(zi)發(fa)背(bei)景(jing)熒(ying)光強的(de)缺陷(xian)，對體(ti)內(nei)深(shen)層(ceng)熒光信號(hao)的(de)檢(jian)測效果較(jiao)差。

　　4、強大(da)的光譜分(fen)離(li)功能

　　配置(zhi)了(le)豐富(fu)且優(you)質(zhi)的熒(ying)光濾光片，光譜覆(fu)蓋包(bao)括從(cong)藍(lan)光至近紅外光波(bo)段(duan)的(de)全(quan)部(bu)區(qu)域(yu)。同(tong)時(shi)，系統(tong)配套(tao)的成(cheng)像(xiang)和分析軟件內(nei)置了(le)功能強大(da)的光譜分(fen)離(li)算(suan)法(fa)，憑借(jie)該算(suan)法(fa)，研(yan)究者(zhe)在基(ji)於(yu)多(duo)光譜成(cheng)像(xiang)結果的基(ji)礎(chu)上，可以對不(bu)同探(tan)針(zhen)信號(hao)的(de)光譜信息(xi)進(jin)行(xing)繪(hui)制(zhi)和拆分(fen)，實現組織(zhi)自(zi)發(fa)背(bei)景(jing)熒(ying)光去(qu)除及(ji)多(duo)探(tan)針(zhen)成(cheng)像(xiang)。這有效提(ti)高(gao)了(le)熒光成像(xiang)的靈(ling)敏度(du)和準(zhun)確(que)性(xing)，並滿(man)足(zu)多探(tan)針(zhen)成(cheng)像(xiang)的需(xu)求(qiu)。
 

　　三、應用領域(yu)

　　1、腫瘤研(yan)究

　　在(zai)腫瘤研(yan)究中，光學(xue)成像(xiang)系統(tong)可以實時(shi)監(jian)測(ce)腫瘤的生長、轉移(yi)過程，觀(guan)察腫瘤細胞的活(huo)動(dong)情(qing)況。通(tong)過標記腫瘤細胞，研(yan)究人員(yuan)可以直觀(guan)地看(kan)到腫瘤在體(ti)內(nei)的發(fa)展變化(hua)，評(ping)估不(bu)同治(zhi)療(liao)方(fang)法(fa)的效果，為腫瘤的早期(qi)診斷(duan)和治療(liao)提(ti)供(gong)重(zhong)要(yao)依(yi)據。

　　2、藥(yao)物(wu)研(yan)發(fa)

　　在(zai)藥(yao)物(wu)研(yan)發(fa)過程中，該系統(tong)可以用於觀(guan)察藥(yao)物(wu)在體(ti)內(nei)的分(fen)布、代謝情況，評(ping)估(gu)藥(yao)物(wu)的療效和安全(quan)性(xing)。通過標記藥(yao)物(wu)分子(zi)或藥(yao)物(wu)作用的靶(ba)點，研(yan)究人員(yuan)可以了(le)解藥(yao)物(wu)在體(ti)內(nei)的作用機制(zhi)，優(you)化(hua)藥(yao)物(wu)的設計和研(yan)發(fa)方(fang)案(an)。

　　3、基(ji)因(yin)治(zhi)療研(yan)究

　　基(ji)因(yin)治(zhi)療是現代醫(yi)學(xue)的壹個重(zhong)要(yao)研(yan)究方(fang)向，小動(dong)物(wu)光學(xue)成像(xiang)系統(tong)可以用於監(jian)測(ce)基(ji)因(yin)治(zhi)療過程中基(ji)因(yin)的(de)表達(da)和調(tiao)控(kong)情況。通過標記基(ji)因(yin)載(zai)體(ti)或目標基(ji)因(yin)，研(yan)究人員(yuan)可以觀(guan)察基(ji)因(yin)在(zai)體(ti)內(nei)的傳(chuan)遞(di)和表達(da)效果，評估(gu)基(ji)因(yin)治(zhi)療的有效性(xing)和安全(quan)性(xing)。

　　4、神經(jing)科(ke)學(xue)研(yan)究

　　在(zai)神經(jing)科(ke)學(xue)研(yan)究中，該系統(tong)可以用於觀(guan)察神經(jing)細胞的活(huo)動(dong)和神經(jing)信號(hao)的(de)傳(chuan)遞(di)。通(tong)過標記神經(jing)細胞或神經(jing)遞(di)質(zhi)，研(yan)究人員(yuan)可以了(le)解神經(jing)系統(tong)的(de)發(fa)育(yu)、功能和疾(ji)病機制(zhi)，為神經(jing)疾(ji)病的治療提(ti)供(gong)新的思路(lu)和方法(fa)。
 

　　小動(dong)物(wu)光學(xue)成像(xiang)系統(tong)作為生命科(ke)學(xue)研(yan)究的(de)重(zhong)要(yao)工(gong)具，具有高(gao)靈(ling)敏度(du)、多(duo)模式(shi)成像(xiang)、解決(jue)深(shen)層(ceng)熒光成像(xiang)問(wen)題和強大(da)的光譜分(fen)離(li)功能等優(you)勢(shi)，在(zai)腫瘤研(yan)究、藥(yao)物(wu)研(yan)發(fa)、基(ji)因(yin)治(zhi)療研(yan)究和神經(jing)科(ke)學(xue)研(yan)究等領(ling)域(yu)發(fa)揮(hui)著重(zhong)要(yao)作用。隨著(zhe)技(ji)術(shu)的不(bu)斷(duan)發(fa)展和創新，相信光學(xue)成像(xiang)系統(tong)將為生命科(ke)學(xue)研(yan)究帶(dai)來更(geng)多的(de)突(tu)破(po)和發(fa)展，為人類健康事業做出更(geng)大的(de)貢(gong)獻(xian)。同(tong)時(shi)，國(guo)內(nei)也應加(jia)大在(zai)該領域的研(yan)發(fa)投(tou)入(ru)，提(ti)高(gao)自(zi)主(zhu)創新能力，推(tui)動(dong)國(guo)內(nei)光學(xue)成像(xiang)系統(tong)產(chan)業的(de)發(fa)展。