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小動(dòng)物活體光學(xué)成像技術(shù)是將分子及細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)從體外研究水平發(fā)展到活體動(dòng)物研究水平的前沿性臨床前分子影像技術(shù)，該 技術(shù)通過采用生物發(fā)光與熒光探針標(biāo)記研究對(duì)象，借助靈敏的光學(xué)檢測(cè)儀器，直接在活體動(dòng)物水平監(jiān)測(cè)疾病的發(fā)展變化并開展相關(guān)藥 物的臨床前研發(fā)。

小動(dòng)物活體光學(xué)成像目前已廣泛應(yīng)用于生物藥劑學(xué)及藥物動(dòng)力學(xué)相關(guān)研究：以藥物為直接觀測(cè)對(duì)象，借助熒光探針直接標(biāo)記藥物 本身，通過追蹤熒光信號(hào)而反映藥物在體內(nèi)的分布、靶向及代謝情況。如在研究抗體或多肽類藥物是否能夠有效靶向腫瘤的實(shí)驗(yàn)中， 可以利用熒光染料通過化學(xué)鍵的結(jié)合標(biāo)記目標(biāo)抗體或多肽，經(jīng)尾靜脈注射后，利用小動(dòng)物活體光學(xué)成像系統(tǒng)觀測(cè)藥物的腫瘤靶向性， 舉例如下：

上圖：利用VivoTag 645熒光染料標(biāo)記抗癌藥物曲妥珠單抗 (Trastuzumab)，尾靜脈注入HER2陽性的人卵巢癌SKOV3的SCID小鼠體內(nèi)，腫瘤本身已通過 熒光素酶標(biāo)記，通過活體生物發(fā)光成像可以對(duì)腫瘤進(jìn)行定位，通過活體熒光成像技術(shù)可以觀測(cè)不同時(shí)間點(diǎn)藥物對(duì)腫瘤的靶向情況，借助熒光三維成像 還可以對(duì)腫瘤內(nèi)藥物熒光信號(hào)進(jìn)行精確定量分析，實(shí)驗(yàn)表明曲妥珠單抗對(duì)HER2陽性的人卵巢癌SKOV3具有良好靶向性。

在研究藥物靶向的同時(shí)，了解不同時(shí)間點(diǎn)藥物在動(dòng)物體各個(gè)器官的分布及最終代謝情況同樣，借助最新的小動(dòng)物活體熒 光斷層成像技術(shù)可以很好地滿足此類應(yīng)用需求。RevvityIVISSpectrum或FMT活體成像系統(tǒng)，能夠?qū)晒鈽?biāo)記的藥物在深層器官的分布 進(jìn)行斷層掃描及三維重建，獲得真實(shí)準(zhǔn)確的三維定量數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)藥物的體內(nèi)分布代謝情況作出正確分析。舉例如下：

借助靈敏度的EMCCD相機(jī)對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行增益放大，可縮短成像曝光時(shí)間并實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)成像，該技術(shù)可用于對(duì)藥物的在體分 布進(jìn)行實(shí)時(shí)成像觀測(cè)。舉例如下：

在對(duì)小分子藥物進(jìn)行在體分布研究時(shí)，同位素標(biāo)記被視為金標(biāo)準(zhǔn)。原因是用相對(duì)大分子量的熒光染料標(biāo)記小分子藥物時(shí)，熒光染 料本身可能會(huì)對(duì)小分子藥物在體內(nèi)的分布和代謝產(chǎn)生影響。借助高靈敏度的小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)，可采集放射性同位素產(chǎn)生的切倫科 夫（Cerenkov）光信號(hào)，即帶電粒子在某特定介質(zhì)中以超過光在該介質(zhì)中的相速度運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生藍(lán)光的現(xiàn)象，通過放射性同位素標(biāo)記的 藥物產(chǎn)生的切倫科夫光信號(hào)可以對(duì)藥物的在體分布進(jìn)行觀測(cè)。舉例如下：

上圖：基于切倫科夫成像原理，使用Revvity IVIS成像系統(tǒng)結(jié)合18F-FDG放射性探針觀測(cè)腫瘤，同時(shí)對(duì)探針的在體分布進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)和定量。

正電子發(fā)射斷層顯像（Positron Emission Tomography, PET）技術(shù)是近年來核醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的重大突破，該技術(shù)利 用正電子核素標(biāo)記的放射性藥物，在生理?xiàng)l件下檢測(cè)標(biāo)記藥物及其代謝物在活體內(nèi)的空間分布、含量及其時(shí)間變化，從而在分子水平 上反映活體內(nèi)的病理生理變化。小動(dòng)物PET是進(jìn)行動(dòng)物模型研究的強(qiáng)有力工具，可提供生物分布、藥代動(dòng)力學(xué)等多方面的豐富信息。小 動(dòng)物PET成像系統(tǒng)已經(jīng)成為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和藥物研究的的重要工具。 18F-FDG是最常見的研究腫瘤發(fā)生發(fā)展的一種可靠、有效的放射性探針。通過利用 18F-FDG 及小動(dòng)物PET成像系統(tǒng)，能夠快速檢測(cè) 腫瘤中葡萄糖代謝水平的變化，從而了解腫瘤的發(fā)生發(fā)展及治療效果。這種成像及分析技術(shù)是進(jìn)行臨床前腫瘤研究及新藥研發(fā)的有利 工具。舉例如下：

治療性抗體作為一種具有優(yōu)勢(shì)的生物靶向治療藥物，已成為目前全球藥物研發(fā)的熱點(diǎn)。截止到2013年2月，已有34個(gè)治療性抗 體獲得美國FDA批準(zhǔn)上市，用于各種疾病的治療?？贵w免疫PET成像是一種靈敏、非侵入性的分子表征方法，可用于指導(dǎo)診斷、預(yù)后、 治療方案的選擇和癌癥治療的監(jiān)測(cè)。此類放射性標(biāo)記的抗體、雙抗體和微抗體通常用64Cu、89Zr 和124I標(biāo)記。小動(dòng)物PET成像系統(tǒng)能非 常便捷地應(yīng)用于抗體藥物在體內(nèi)的靶向、分布及代謝研究。舉例如下：

小動(dòng)物PET成像技術(shù)在神經(jīng)疾病相關(guān)的藥物代謝動(dòng)力學(xué)的研究過程中發(fā)揮著重要的作用。例如18F-Fallypride 可用于進(jìn)行多巴胺 D2/3 受體的非侵入活體成像，反映多巴胺 D2/3受體的含量。這類成像可為研究神經(jīng)退行性疾病和相關(guān)藥物研發(fā)提供重要的信息。

上圖：利用小動(dòng)物PET成像系統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)小鼠體 內(nèi)的18F-Fallypride的在體分布進(jìn)行研究。