PDF《活体生物萤光成像技术新进展》

-hydroxy-2'

-benzo- thiazdyl)thiazone-4-carbozylic acid], 经ip或iv后 可以迅速渗透通过细胞膜并广泛地分布于哺乳 动物体内, 而且可以顺利通过血脑屏障和胎盘 屏障. 目前研究尚未发现其具有毒副作用.

1 活体生物萤光成像技术的优势 活体生物萤光成像技术具有以下几个常规检测 手段所不具备的优点: (1)无创伤性;

(2)可多次 重复在不同时间点检测;

(3)快速扫描成像(时 背景资料 活体生物萤光成 像技术(in vivo bioluminescence imaging)是近年来 发展起来的一项 崭新的分子、基 因表达的分析检 测系统. 近5 a来 随着萤光成像设 备的进一步完善 以及转基因动物 的构建开发, 在欧 美等发达国家活 体生物萤光成像 技术已被广泛地 应用于感染、肿 瘤免疫及治疗、 自身免疫性疾病、器官移植、 基因治疗、药物 开发等实验领域 并取得了许多成 果. 文献综述 REVIEW 活体生物萤光成像技术新进展 宿华威, 崔云甫, 吴德全, 韩德恩 世界华人消化杂志 2006年8月2? 8日;

14(24): 2440-2443 ISSN 1009-3079 CN 14-1260/R [email protected] ? www.wjgnet.com 宿华威, 等. 活体生物萤光成像技术新进展

2441 间少于5 min);

(4)可以使实验动物整体成像. 活 体生物萤光成像技术与转基因动物相结合可以 实时示踪许多重要细胞和分子, 特别是肿瘤细 胞、免疫相关细胞和介质, 从而洞悉其在疾病 发生发展过程中所扮演的角色, 为揭示多种疾 病病理过程提供了线索[8-9] . 活体生物萤光成像 技术的无创检测报告基因表达这一能力与传统 的将实验动物处死后再进行组织染色、酶活性 分析的方法相比有巨大优势. 活体生物萤光成 像技术在实验中可在同一实验动物体内获得 全部时间点的整体数据, 可以用极少的实验动 物而迅速获得更全面的数据, 这样就大大地节 省了实验动物、时间以及实验经费. 由于能够 对同一动物进行连续检测这样就最大程度减 少了不同实验动物之间的个体差异以及传统 检测方法误差所造成的对实验结果的影响. 更 重要的是活体生物萤光成像技术的敏感性极 高, Edinger et al[10] 报道活体生物萤光成像技术 检测肿瘤细胞的敏感性甚至超过了流式细胞仪 体外检测的敏感性. 与其他用于检测细胞游走 增殖的标记技术如萤光染料、放射性探针等相 比活体生物萤光成像技术对标靶细胞无毒副作 用, 并且也不会因标靶细胞增殖分裂, 信号稀释 而丧失标记作用.

2 活体生物萤光成像技术的发展及应用 2.1 在肿瘤方面的应用 借助活体生物萤光成像 技术实时监测肿瘤发生发展的病理过程是当前 在欧美医学发达国家一个非常重要、发展迅速 的前沿研究领域. 他可以快速的测量各种癌症模 型中肿瘤的生长, 并可对癌症治疗中癌细胞的 变化进行实时观测评估;

可以无创伤地定量检 测小鼠整体的原位瘤、转移瘤及自发瘤. Contag et al [11] 研究使用萤光素酶和GFP作为报告子活 体成像肿瘤细胞, 并探讨了使用这些报告基因在 细胞分子水平研究肿瘤的前景. 同时发现活体生 物萤光成像技术的敏感性是超前的, 在追踪肿瘤 的生长过程方面具有很大的优越性. Rehemtulla et al [12] 使用萤光素酶基因稳定地转染qL大鼠的 胶质肉瘤细胞(qLluc)建立了原位脑肿瘤模型. 此 后萤光素酶转染其他 肿瘤细胞系不断出现, 经过ip, sc或iv进入实验动物体内, 研究肿瘤生长的 动力性改变以及对治疗的反应. 令人感到兴奋 的是使用活体生物萤光成像技术获得的实验结 果与MRI成像的结果达到了91%的一致性, 这进 一步证明活体生物萤光成像技术在活体分析肿 瘤的时间空间分布方面是一个极其优秀的工具. MRI测出的肿瘤体积与活体生物萤光成像测得 的肿瘤组织所产生的光子数呈线性相关. 由于 MRI测得的体积还包括肿瘤周边的水肿、浸润 的细胞、死亡细胞的残骸, 而活体生物萤光成 像测得的却只有具有代谢活力的肿瘤细胞因此 更具研究价值. Alvarnas et al[13] 报道将细胞活素 诱导产生的杀伤细胞(主要成分是CD3+ 和CD56+ 细胞)注入已存在萤光素酶标记的肿瘤细胞的小 鼠体内, 无论在活体内还是在体外CD3+ 和CD56+ 细胞均显示出抗多种肿瘤细胞的活性. Scheffold et al[14] 用萤光素酶基因标记表达HER2的人类卵 巢癌细胞, 并建立异种移植的小鼠模型. 在输注 CD8+ NK-T细胞后使用活体生物萤光成像证实 其对卵巢癌细胞具有杀灭作用. Edinger et al[10] 将BALB/C来源的淋巴瘤细胞用萤光素酶基因 标记, 然后利用活体生物萤光成像在小鼠体内 示踪淋巴瘤细胞的增殖、游走、器官浸润, 并 定量分析全身的肿瘤细胞负荷. Jenkinset al[15] 将 标靶了萤光素酶基因的人类前列腺癌细胞PC- 3M-luc-C6输注到小鼠体内, 并利用活体生物萤 光成像活体监测前列腺癌细胞化疗后的复发和 转移情况. Hollingshead et al[16] 利用人类胶质瘤 细胞系U251构建U251-HRE细胞, 其中的萤光素 酶基因表达受可诱导启动子的操控, 低氧状态 为其诱导条件, 因此在细胞处于低氧状态下萤 光素酶基因开始表达. 将此肿瘤细胞sc于裸鼠体 内, 肿瘤增殖早期并无明显萤光素酶表达, 当肿 瘤达到了300-500 mg时, 局部组织出现低氧状 态, 此时可监测到萤光素酶显著表达. 这种方法 不仅仅监测肿瘤本身, 更重要的是可以监测肿 瘤细胞所处的微环境. 2.2 在监测感染和炎症方面的应用 利用活体生 物萤光成像技术可以检测到萤光素酶基因标记 的病毒和细菌, 并能连续观察其对........