2022年3月8日,科技中心基础研究部临床医学研究所举办了题目为“小动物活体成像—光学/CT/核磁”的学术讲座。讲座由徐波和王在老师组织举办。本场讲座邀请到PE公司刘小琳经理和布鲁克公司顾石超工程师,分别进行了小动物活体成像和小动物身体组成成分分析仪的介绍讲解。

小动物活体成像

其中,生物发光成像以荧光素酶基因(luciferase)为报告基因,通过转基因手段将荧光素酶基因插入目标对象的基因组中,所表达出的荧光素酶能够在氧气、ATP存在的条件下,即在活细胞中催化其相应底物发生酶促化学反应,并将化学能转化为光能释放出来,产生发光现象。所标记的对象包括:各类细胞(肿瘤细胞、免疫细胞、干细胞等)、细菌、病毒、寄生虫、转基因动物等。

另一种成像模式荧光成像是通过外源激发光对荧光基团进行激发,受激发的荧光基团中的电子发生能量跃迁,由基态跃迁至高能态,再由高能态回迁至基态的过程中释放出光子实现成像。荧光基团大体可以分为三个亚类,一是各类荧光蛋白,用来标记细胞、细菌、病毒等研究对象;二是利用各种有机荧光染料、量子点等荧光标记物,主要用于标记为多肽、抗体、纳米药物载体等;三是利用一些亲脂性的膜嵌合型染料,通过碳链插入细胞膜的物理结合方式标记,所涉及研究对象包括细胞、亲脂性材料等。除此之外,也可以设计具有靶向性的探针直接靶向动物体内的病灶。

IVISSpectrumCT成像系统具备先进的光谱分离算法和丰富的高光谱分辨率滤光片,可最大限度地消除自发荧光的影响。其光场均一化校准算法可实现不同批次实验之间的定量比较。其应用涵盖临床前疾病研究的各个领域,包括肿瘤学研究、心血管疾病研究、炎症疾病研究、神经疾病研究、代谢性疾病研究、肝脏疾病研究及骨相关研究等。

小动物身体组分分析仪

布鲁克(Bruker)公司的活体小动物组分分析仪(minispecLF系列)基于低分辨率核磁共振,也称时域核磁共振(TD-NMR)技术,对活体小动物体内的瘦肉组织、脂肪组织和液体含量进行测量。与核磁成像仪不同的是,本仪器没有成像功能,但可对身体组分进行准确定量,是糖尿病、肥胖症等代谢性疾病研究领域不可缺少的标准型仪器。

在时域核磁共振中,氢原子核接收射频脉冲,发生共振,处在高能状态。当射频脉冲停止后,其将恢复到原来的低能状态,即弛豫。弛豫快慢与氢原子核所处的环境有关,固体弛豫明显快于液体弛豫。因此,通过对样品各部分弛豫时间的测量,可区分固、液相组分的含量,从而提供瘦肉组织、脂肪组织和自由体液三种身体成分分析。

这种磁共振技术使研究人员能在动物寿命期间对其进行多次测量,每次测量前动物无需麻醉,无需样品制备,无需耗材,测量时间不到2分钟,而且没有辐射风险,能有效减轻实验的工作强度和动物所承受的压力。另外,本仪器使用的低场核磁场强稳定,无需屏蔽房;使用的磁体为永磁体,无需液氮液氦等制冷剂,因而安装使用更为便捷。该项技术可广泛应用于新陈代谢研究、肥胖症和糖尿病研究、饮食营养学研究、脂肪肝和酒精肝研究、转基因老鼠研究、药理学、骨质疏松症、心脏病学等研究。

供稿:刘轩、徐波、王在