活體成像技術(shù)是指應(yīng)用影像學(xué)方法，在不損傷動(dòng)物的前提下，對(duì)活體狀態(tài)下的生物過程進(jìn)行組織、細(xì)胞和分子水平的定性和定量研究的技術(shù)。通過這項(xiàng)技術(shù)可以非侵入式、直觀地觀測活體動(dòng)物體內(nèi)腫瘤的生長，轉(zhuǎn)移、疾病的發(fā)展過程、基因的表達(dá)變化等生物學(xué)過程

小動(dòng)物活體成像技術(shù)主要分為可見光成像（optical）、核素成像（PET/SPECT），核磁共振成像（MRI），計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）和超聲成像（Ultrasound）五大類，下表為這幾種技術(shù)的差異匯總。

表1 常見的幾種小動(dòng)物活體成像技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

目前活體成像技術(shù)主要采用生物發(fā)光（Bioluminescence）與熒光（Fluorescence）兩種技術(shù)，生物發(fā)光技術(shù)是用熒光素酶（Luciferase）基因標(biāo)記細(xì)胞或者DNA，而熒光技術(shù)則是應(yīng)用熒光蛋白（如GFP,RFP,Mcherry等）標(biāo)記細(xì)胞或是蛋白等研究對(duì)象。

表2 生物發(fā)光與熒光成像優(yōu)缺點(diǎn)

小動(dòng)物活體成像技術(shù)的應(yīng)用：

小動(dòng)物活體成像技術(shù)可用于研究多種疾病，例如腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和感染病原體等。

1.在腫瘤研究中，小動(dòng)物活體成像技術(shù)可用于觀察腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移和治療效果，同時(shí)還可以研究腫瘤微環(huán)境的變化，以及藥物的藥代動(dòng)力學(xué)等。

圖：在有22Rv1（左）和22Rv1×PSCA（右）腫瘤的小鼠。

圖：在注射后44小時(shí)患有雙側(cè)LAPC-9皮下腫瘤的SCID小鼠，124I-A11與89Zr-A11免疫PET在124I-A11成像的腫瘤中顯示出更高的對(duì)比度，盡管89Zr-A11成像的腫瘤的絕對(duì)吸收率更高。doi: 10.2967/jnumed.113.120873

圖：腫瘤小鼠的體內(nèi)熒光和光聲成像以及定量分析。

圖：使用平面熒光成像、PAT和FMT對(duì)腫瘤和正常器官進(jìn)行體外評(píng)估。靶向（A）和非靶向（B）組小鼠的腫瘤、心臟、脾臟、腎臟和肝臟進(jìn)行平面熒光成像。靶向動(dòng)物組（C）和非靶向組（D）小鼠腫瘤和正常器官小樣本的PAT和FMT評(píng)估。doi：10.1016/j.nano.2013.11.004

圖：DSAB-HK在肺轉(zhuǎn)移性4T1-fLuc腫瘤中的體內(nèi)特異性靶向。

圖：用DSAB-HK PDT治療皮下（s.c.）腫瘤或s.c.腫瘤和小鼠胸部（肺區(qū)）的4T1-fLuc肺轉(zhuǎn)移的顯著生長抑制，隨后由BLI確定的PD-1阻斷。（A）DSAB-HK PDT和PD-1封鎖聯(lián)合治療計(jì)劃，以及BLI時(shí)間表。（B）指定治療后4T1-fLuc腫瘤小鼠的序列生物發(fā)光圖像。（C）來自（B）肺部的量化生物發(fā)光信號(hào)。（D）從小鼠身上解剖的肺部代表性生物發(fā)光圖像和印度墨水填充肺部的照片。（E，F(xiàn)）計(jì)算了印度墨水填充肺（E）表面腫瘤轉(zhuǎn)移病變的平均值，并在小鼠解剖后立即測量了整個(gè)肺重量（F）。

2.在心血管疾病研究中，小動(dòng)物活體成像技術(shù)可用于觀察心臟的功能和血管的形態(tài)，并可以檢測血管內(nèi)的斑塊和炎癥等。

圖：乳腺癌模型中血管微環(huán)境（VME）的多對(duì)比表征。

3.在神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究中，小動(dòng)物活體成像技術(shù)可以用于研究神經(jīng)元的功能和突觸傳遞，以及研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病的機(jī)制和治療方法。

圖：使用MRI、CT和光學(xué)對(duì)比機(jī)制對(duì)含鹽小鼠組織的GalRh-BVu進(jìn)行并發(fā)成像doi：10.1038/s41592-021-01363-5

在BALB/c小鼠中注射了7×1011 g.c.的exo-AAV9-CBA-GFP。3周后，通過多光子成像或STP在體內(nèi)檢測到GFP熒光信號(hào)。（a）顱窗口植入后，活體動(dòng)物中GFP轉(zhuǎn)導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞（白色箭頭，用星形細(xì)胞標(biāo)記SR101局部應(yīng)用于大腦）的代表性2光子圖像。許多周圍的星形膠質(zhì)細(xì)胞不能表達(dá)可檢測到的GFP（藍(lán)色箭頭）?？潭葪l：100μm。（b）通過死后STP斷層掃描成像對(duì)整個(gè)小腦進(jìn)行三維重建，顯示整個(gè)維管樹以及整個(gè)大腦這一特定區(qū)域的直接熒光信號(hào)。在右側(cè)面板上，可以在小腦小區(qū)域的更高放大圖像上識(shí)別許多GFP轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞。（c）GFP信號(hào)。刻度條：200μm。 doi：10.1038/gt.2016.11

3.在干細(xì)胞研究中，小動(dòng)物活體成像技術(shù)可以觀測干細(xì)胞的移植存活、增殖、在體內(nèi)的分布、遷移和對(duì)模型動(dòng)物病變前后的療效分析。

圖：用BLI體內(nèi)跟蹤移植的pSMC。為了評(píng)估體內(nèi)縱向細(xì)胞的存活率，對(duì)大鼠進(jìn)行了5周的監(jiān)測。（A）：代表性圖像顯示，BLI信號(hào)在用Luc標(biāo)記RV-iPSC-pSMCs治療的大鼠中持續(xù)存在。（B）：在細(xì)胞移植后不同時(shí)間接受RV-iPSC治療的大鼠的BLI信號(hào)消失率。

DoI:org/10.5966/sctm.2016-0035

4.在疫苗研究中，小動(dòng)物活體成像技術(shù)可以對(duì)疫苗載體開發(fā)優(yōu)化、免疫途徑、導(dǎo)入效率、表達(dá)部位、代謝、靶向和效果評(píng)價(jià)等。

圖：使用CaP-HDz/miR34a-NFs進(jìn)行腫瘤細(xì)胞特異性miR34a輸送。doi:org/10.1021/nn500085k

5.在感染病原體研究中，小動(dòng)物活體成像技術(shù)還可以用于研究病原體的定位、擴(kuò)散和治療效果等。

圖：CTX可以在體內(nèi)靶向ER陽性乳腺腫瘤。（A）用RP-HPLC純化了CTX：Cy5.5重組蛋白。（B）用MALDI-TOF-MS方法測定純化CTX：Cy5.5重組蛋白的分子量。MCF-7（C）和MDA-MB-231（D）乳腺癌細(xì)胞分別被移植到裸鼠中，并通過小動(dòng)物體內(nèi)成像技術(shù)觀察了CTX在小鼠中的分布。（箭頭和圓圈表示體內(nèi)腫瘤的位置，正方形表示體內(nèi)腫瘤。）CTX對(duì)MCF-7腫瘤（E）以及腫瘤的生長曲線和重量（F）的影響存在。（G）CTX對(duì)MDA-MB-231腫瘤生長曲線和重量的影響。（H）通過H&E染色收集并檢測到裸鼠的肝臟和腎臟組織。doi：org/10.1002/cam4.2019