小动物活体光学成像技术在肿瘤研究中的应用
PerkinElmer小动物活体光学成像技术已在生命科学基础研究、临床前医学研究及药物研发等领域得到广泛应用。在众多应用领域中，肿瘤研究是目前应用最为普遍的领域之一。常用于肿瘤活体成像的光学标记方法包括：1、利用萤火虫荧光素酶（Firefly Luciferase）或荧光蛋白作为报告基因，通过转基因技术体外标记肿瘤细胞而直接观测肿瘤的发展变化，或标记特定基因而研究肿瘤相关基因在肿瘤发展中的作用；2、通过外源注射功能性荧光探针，观测肿瘤发展过程中的分子事件，进而反映肿瘤的发展变化。宏观来说，应用小动物活体光学成像技术进行肿瘤研究主要集中于三个方面：1、长时间监测肿瘤生长及转移；2、抗肿瘤药物研发；3、癌症分子机理研究。下面结合一些具体实例进行阐述：
一.长时间监测肿瘤生长及转移
随着肿瘤研究的深入，应用传统方法（如卡尺测量肿瘤体积、肿瘤组织切片等）进行肿瘤研究已存在诸多限制。如进行组织切片观测前需要处死小鼠取出肿瘤组织，因此，在不同时间点或不同实验组都需要处死一批实验小鼠以获取足够的统计学数据，这样不但大大增加了实验成本，而且很难消除由于小鼠个体差异而产生的误差，无法获取可靠的重复性数据，同时，在制作切片时也无法保证实验的准确性，而利用活体光学成像技术可以对同一批小鼠进行不同时间点的长时间观测，进而大幅降低实验成本，并获取重复可靠的实验数据；
传统方法=6只小鼠/时间点，4个观测点共24只小鼠
活体光学成像方法=对同一组6只小鼠进行4个不同时间点连续观测，共6只小鼠又如通过利用卡尺测量肿瘤体积的方法，只能等肿瘤发展至可以测量的程度才能开展实验，因此，无法进行肿瘤早期观测及微小转移灶的观测，而利用灵敏的生物发光成像技术在肿瘤发生早期即可进行有效观测，从而对肿瘤的整个发展过程进行全程监测，有力弥补了传统方法的缺陷。下面几个例子展示了应用生物发光成像技术长时间监测肿瘤的生长及转移。
上图：利用萤火虫荧光素酶标记4T1乳腺癌细胞建立皮下肿瘤模型，通过IVIS成像系统长期监测肿瘤的生长情况，在肿瘤细胞皮下注射的当天即可灵敏的观测到由5个被标记肿瘤细胞发出的光信号。定量分析显示，利用传统卡尺测量的方式（蓝色曲线）到30天左右才能明显看出肿瘤生长的差异，而利用生物发光成像技术（绿色曲线）在细胞皮下注射7天即可观测到肿瘤的生长，并对随后的发展变化进行长期观测。
上图：A.利用萤火虫荧光素酶标记MDA-MB-231乳腺癌细胞建立原位乳腺癌模型，通过IVIS成像系统长期监测肿瘤的生长情况，在注射后27天观测到其他部位的转移信号。B.体外组织成像进一步验证转移的发生。
上图：应用IVIS成像系统进行肿瘤信号的3D光学成像（橙色），同时应用Quantum FX uCT成像系统进行3D解剖学成像（骨架），并将3D光学功能性结果与3D解剖学结果进行影像融合，而确定肿瘤的骨转移。
二.抗肿瘤药物研发
PerkinElmer的小动物活体光学成像技术已广泛应用于肿瘤治疗药物的临床前研发阶段，发挥越来越重要的作用。全球各大制药企业均已采用活体光学成像技术开展抗肿瘤新药的研发，其中已有6种药物获得FDA认证，另有8种药物处于临床测试阶段。
应用小动物活体光学成像技术进行新药研发，主要包括以下方面：1、在活体动物水平进行药效评价；2、观测药物在活体动物体内的靶向、分布及代谢。
1、药效评价
利用荧光素酶标记肿瘤细胞，并移植入动物体内建立肿瘤疾病动物模型，应用小动物活体光学成像技术观测给药后肿瘤光学信号的变化情况，进而评价不同药物、特定的给药途径、时间、剂量等给药策略对于肿瘤的治疗效果，如下图：
药效评价研究：利用萤火虫荧光素酶标记MDA-MB-435乳腺癌细胞株，将细胞注入小鼠肾包膜下构建肾包膜肿瘤模型，进而对3种不同药物或不同剂量的治疗效果进行评价。（A,C）应用IVIS成像系统长期观测3种药物对肾包膜乳腺癌移植瘤的治疗效果，并进行定量分析，结果显示30 mg/kg Docetaxel（TXT）对肿瘤的生长抑制效果最好；（B,D）应用IVIS成像系统长期观测3种药物对肾包膜乳腺癌移植瘤肺部转移的抑制效果，并进行定量分析，结果显示30 mg/kg Docetaxel（TXT）对肿瘤转移的抑制效果最好。
相对于触诊、肿瘤体积测量等传统方法，利用高灵敏度的生物发光成像技术进行药物评价，可以更灵敏的发现残余病灶点或尽早发现肿瘤的复发，从而更准确的对药物治疗效果进行判定，如下例：
提高药效评价准确性：利用萤火虫荧光素酶标记PC-3M人前列腺肿瘤细胞株，建立肿瘤皮下移植模型进行药物评价。左图：对照组，右图：治疗组。通过高灵敏度的生物发光成像技术可以准确检测出药物治疗后的残余病灶点，从而进行正确的药效评价，而如果通过触诊等传统方法则可能做出错误判断。
利用生物发光成像技术进行药效评价的另一独特优势在于，可以明确判断药物是否有效杀死肿瘤活细胞。这是由于生物发光的原理是基于活细胞环境的酶促反应，因此，能够发光的细胞必定是具有活性的。下图所示为辉瑞公司抗肿瘤药物Sutent的部分研究结果，研究人员首先利用卡尺测量肿瘤体积的方法观测该药物对于肿瘤的生长抑制情况，发现该药物能够延缓肿瘤的生长，但体积测量数据显示肿瘤并未变小，研究人员随后利用生物发光成像技术进行观测，发现给药一定时间后肿瘤光学信号显著降低，说明该药物对肿瘤活性细胞确实具有杀伤作用，同时说明单独依靠肿瘤体积测量的方式无法准确真实反映药物治疗效果。凭借活体光学成像的实验结果，Sutent得以顺利通过FDA 的认证。
除了应用生物发光技术研究药物对于肿瘤的治疗效果之外，荧光成像技术同样可以应用于此类研究，主要方式为通过外源注射功能性荧光试剂观测药物对于肿瘤某一方面的治疗情况，如利用反映血管生成的荧光试剂观测药物对于肿瘤血管新生的抑制情况，又如利用反映细胞凋亡的荧光试剂观测由于药物治疗而诱发的肿瘤细胞凋亡情况。
上图：应用FMT荧光断层成像系统结合AngioSense750荧光试剂研究CT322药物在抑制肿瘤血管新生方面的作用效果，结果表明CT322可以通过抑制肿瘤血管新生进而抑制肿瘤的生长。
上图：应用FMT荧光断层成像系统结合Annexin-Vivo 750荧光试剂观测药物处理后引发的肿瘤细胞凋亡，定量结果显示应用荧光成像技术能够灵敏观测到药物诱导的细胞凋亡发生，而肿瘤体积测量数据显示对照组和治疗组的肿瘤体积无明显差异，因而无法反映药物诱导的细胞凋亡情况。
2、观测药物靶向、分布及代谢
除了在药效学中的应用，小动物活体光学成像也广泛应用于药物在体内靶向、分布及代谢的研究。与药效学中的应用不同，此类应用是以药物为直接观测对象，因此标记方式通常是利用荧光探针直接标记药物本身，通过追踪荧光信号而反映药物在体内的分布情况。
例如在研究抗体或多肽类药物是否能够有效靶向肿瘤的实验中，可以利用荧光染料
通过化学键的结合标记目标抗体或多肽，经尾静脉注射后，利用小动物活体光学成像系统观测上述标记对象的肿瘤靶向性，如下图：
药物的肿瘤靶向性研究：利用VivoTag 645荧光染料标记抗癌药物曲妥珠单抗(Trastuzumab)，尾静脉注入携带HER2阳性人卵巢癌SKOV3的SCID小鼠体内，通过荧光成像观测不同时间点药物对肿瘤的靶向情况（左上图后三列），肿瘤本身已被荧光素酶标记而通过生物发光成像（左上图最左列），右上图为荧光定量分析结果，标明曲妥珠单抗对HER2阳性的人卵巢癌SKOV3具有良好靶向性。
事实上，直接通过荧光染料标记药物注入体内的方式存在诸多问题，如低靶向性、低药效性、免疫排斥、药物毒性问题等。因此，构建新型药物载体也是目前药物研究的热点之一，应用小动物活体光学成像技术同样可以在这一领域发挥作用。如下图所示为研究人员通过小动物活体光学成像技术观测一种新型纳米共聚物给药载体在体内运载吗啉基反义寡核苷酸靶向治疗肿瘤的实验。此类给药载体包含多种组分，如起整体保护作用的外层多聚苹果酸骨架及聚乙二醇、起肿瘤靶向作用的抗体连接组分、药物释放组分、荧光染料结合位点等。结果表明，通过应用新型纳米给药载体可以有效提升药物的靶向治疗效果。
上图左：新型纳米共聚物给药载体结构示意图；上图右：应用IVIS成像系统观测不同时间点药物运载系统在体内的分布及对肿瘤的靶向。
在研究药物靶向的同时，了解不同时间点药物在动物体各个器官的分布及最终代谢情况同样必不可少。PerkinElmer的FMT小动物活体荧光断层成像系统可以很好的满足
此类应用需求。应用FMT成像系统，能够对荧光标记的药物在深层器官的分布进行断层扫描及三维重建，获得真实准确的三维定量数据，进而对药物的体内分布代谢情况作出正确分析。如下图：
上图左：利用FMT成像系统观测不同时间点经荧光染料VivioTag 680标记的BSA在小鼠不同器官的分布；上图右：不同时间点不同器官BSA分布的定量结果。
应用活体荧光成像技术进行药物分布的观测目前主要局限于对生物大分子药物的研究，而对天然或化学小分子药物的分布代谢研究主要依靠的是放射性核素标记成像（PET或SPECT），原因是用相对大分子量的荧光染料标记小分子药物，则荧光染料本身即会对小分子药物在体内的分布代谢产生影响，因此无法将活体荧光成像技术应用于此类研究。然而，科研人员最近发现应用高灵敏度的IVIS活体光学成像系统可以观测到放射性核素在小鼠体内发出的光学信号，其所依据的是切伦科夫辐射（Cherenkov Radiation）原理，由此拓展了活体光学成像技术的应用范畴，即利用活体光学成像系统观测经放射性核素标记的小分子药物在体内的分布代谢。
切伦科夫辐射成像：应用IVIS成像系统结合[18F]FDG放射性探针观测肿瘤。A.肿瘤生物发光成像结果；
B.应用IVIS系统进行切伦科夫辐射成像，观测不同时间点[18F]FDG在肿瘤部位的代谢；
C.应用PET系统成像，观测不同时间点[18F]FDG在肿瘤部位的代谢，结果与B一致。
三.癌症分子机理研究
对于癌症分子机理的研究之前一直局限于体外水平，体外研究的缺陷在于无法模拟肿瘤在动物体内真实的生理微环境，因此，单一的体外研究结果并不能完全反映癌症的发生发展机理。小动物活体光学成像技术使科研人员能够进一步将癌症分子机理的研究由体外拓展至体内，如在活体动物水平研究癌症相关基因在癌症发生发展进程中的作用、观测肿瘤发生发展过程中特异性分子事件的发生等。
1、应用生物发光技术研究癌症相关基因的作用
应用生物发光技术进行癌症相关基因的研究方法，主要利用荧光素酶标记特定基因，构建特定基因-荧光素酶的共表达载体，通过荧光素酶产生的生物发光信号反映该基因的表达情况，研究该基因的相关作用。以下几个例子是应用生物发光技术研究癌症相关基因在不同肿瘤模型中作用：
p53是调节细胞正常生命活动的一种重要基因，控制着细胞周期的启动。p53也同时被认为是一种重要的抑癌基因，在人类50%以上的肿瘤组织中均发现了p53基因的突变，这是肿瘤中最常见的遗传学改变，说明该基因的改变很可能是人类肿瘤产生的主要发病因素。下图所示是发表于2007年Nature杂志上的一篇研究p53抑癌作用的文献结果。研究者将一个同时带有致癌基因ras、四环素反式激活因子tTA (‘tet-off’)及四环素依赖性p53 shRNA的逆转录病毒表达载体与荧光素酶基因质粒共转染从小鼠胚胎提取的成肝细胞，并将转染细胞接种于小鼠肝脏，观测p53基因表达关闭或开启对于肝癌发生或消亡的作用。结果显示，当p53的表达被shRNA抑制时，通过生物发光观测到的肿瘤信号逐渐增强，而当给小鼠注入强力霉素（doxycycline）开启p53的表达后，肝癌细胞的生物发光信号逐渐减弱，说明p53的表达能够抑制肿瘤的生长并促使肿瘤消亡。
p53基因的抑癌作用：上图a，实验设计示意图；上图b，关闭-开启p53的表达对肿瘤发展的影响；上图c，关闭-开启-再关闭p53的表达对肿瘤发展的影响。
乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，而乳腺癌转移是导致患者死亡的主要原因，乳腺癌转移的分子机理目前还不完全清楚。LSD1是第一个被发现的组蛋白去甲基化酶，理论上对基因转录起广泛调控作用，但近期研究却表明LSD1只参与一些特异的细胞信号通路的调控而且与多种肿瘤的发生发展高度相关。北大医学部尚永丰教授课题组应用IVIS活体光学成像系统观测到LSD1能抑制乳腺癌的侵袭和转移，从而揭示了LSD1这一表观调控因子在抑制乳腺癌转移中的重要作用，并为乳腺癌转移的干预提供了新的分子靶点。上述结果发表于2009年Cell杂志。
LSD1对乳腺癌转移的抑制作用：将带有LSD1或LSD1 siRNA或相应对照的表达载体通过慢病毒转染经荧光素酶标记的人乳腺癌细胞株MDA-MB-231-Luc-D3H2LN，并原位接种于小鼠腹部乳腺脂肪垫，观测LSD1的表达与抑制对乳腺癌细胞肺部转移的影响。上图左：应用IVIS系统进行生物发光成像结果；上图右：光学定量结果。
肿瘤细胞生长、转移和复发的特点与干细胞的基本特性十分相似，因此，有学者提出肿瘤干细胞（Cancer\Tumor Stem Cell, CSC\TSC）的理论。肿瘤干细胞可以长时间处于休眠状态并具有多种耐药分子而对杀伤肿瘤细胞的外界理化因素不敏感，导致肿瘤往往在常规治疗方法消灭大部分普通肿瘤细胞后一段时间复发。因此，如果能够寻找到肿瘤干细胞特异性治疗靶标，将为肿瘤治疗开辟新的路径。OCT4是参与调控胚胎干细胞自我更新和维持其全能性的最重要的转录因子之，因此，OCT4可能是杀伤肿瘤干细胞的潜在靶点之一。下述实验是应用IVIS系统观测OCT4在乳腺癌细胞成瘤中的作用。研究者将带有OCT4基因的载体转染经荧光素酶标记的鼠源乳腺癌细胞株4T1-luc，并分选出高表达及低表达OCT4基因的细胞株，分别原位接种于小鼠胸部乳腺脂肪垫，观测结果显示OCT4高表达乳腺癌细胞株具有更高的成瘤性。
2、应用功能性荧光试剂观测肿瘤内部特异性分子事件的发生
肿瘤发展进程中伴随着诸多分子事件的发生，如某些蛋白酶的表达特异性升高、某些表面标识物的特异性表达、肿瘤周边血管的新生、肿瘤组织局部缺氧等，通过观测这些分子事件能够判断肿瘤的发展程度并作出预后。PerkinElmer提供了一系列应用于肿瘤研究的功能性荧光试剂，使上述观测成为可能。以下为具体应用实例：应用PSA 750 FAST酶激活类荧光试剂观测PSA+前列腺肿瘤
前列腺特异抗原(Prostate Specific Antigen，PSA) 主要是由前列腺上皮细胞产生的蛋白分解酶，正常情况下被分泌入前列腺液或精液中以有活性的游离形式存在，血清中的PSA主要以结合形式存在。正常及良性前列腺增生的前列腺上皮均可分泌游离或结合形式的PSA，但具有酶活性的PSA只存在于恶性前列腺肿瘤中。PSA 750 FAST是一种只能被具有酶活性PSA特异性激活的荧光试剂，因此可用于监测前列腺肿瘤的恶性程度。
应用IVIS Spectrum及FMT成像系统结合PSA 750 FAST荧光试剂对裸鼠皮下接种的人前列腺肿瘤PSA+ LNCaP进行活体光学成像，成像时间为试剂尾静脉注射后6h。
应用IntegriSense及ProSense荧光试剂观测肿瘤血管新生及组织蛋白酶的表达肿瘤的发生发展伴随着诸多分子事件的共同发生，应用不同种类的荧光试剂，可以实现在一个实验中观测肿瘤内部的多个生物学进程。如下图所示，在一个实验中同时利用IntegriSense及ProSense两种荧光试剂对肿瘤进行观测：应用IntegriSense750靶向类荧光试剂可以靶向监测肿瘤血管上皮特异性表达的整联蛋白αvβ3而反映肿瘤的血管新生；而应用ProSense680酶激活类荧光试剂能够监测肿瘤细胞中组织蛋白酶的活性，进而揭示两种对象在肿瘤内部的不同分布及药物（Avastin）治疗后的不同变化。
应用HypoxiSense及AngioSense荧光试剂观测肿瘤微环境
肿瘤的发生和转移与肿瘤细胞所处的内外环境有着密切关系，了解肿瘤微环境对于肿瘤的诊断、防治和预后有着重要意义。下图所示为利用监测肿瘤组织缺氧的HypoxiSense靶向类荧光试剂与监测肿瘤血管生成的AngioSense血管生理类荧光试剂共同观测小鼠皮下接种的人宫颈癌肿瘤微环境。其中，HypoxiSense能够特异性靶向缺氧肿瘤细胞表面上调表达的碳酸酐酶9（CAIX），进而表征肿瘤的缺氧区域；而AngioSense 通过富集于由于肿瘤血管新生而引发的血管渗漏区域，进而表征肿瘤的血管富集区域。定量结果显示缺氧部位主要位于肿瘤内部中心区。
应用FMT成像系统结合HypoxiSense680及AngioSense750荧光试剂观测裸鼠胸部脂肪垫接种的人宫颈癌肿瘤微环境，并进行定量分析。
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小动物活体成像技术 关键词：动物成像分子影像学光学成像2010-04-20 00:00来源：互联网点击次数：5089 1、背景和原理 1999年，美国哈佛大学Weissleder等人提出了分子影像学（molecular imaging）的概念——应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究。 传统成像大多依赖于肉眼可见的身体、生理和代谢过程在疾病状态下的变化，而不是了解疾病的特异性分子事件。分子成像则是利用特异性分子探针追踪靶目标并成像。这种从非特异性成像到特异性成像的变化，为疾病生物学、疾病早期检测、定性、评估和治疗带来了重大的影响。 分子成像技术使活体动物体内成像成为可能，它的出现，归功于分子生物学和细胞生物学的发展、转基因动物模型的使用、新的成像药物的运用、高特异性的探针、小动物成像设备的发展等诸多因素。目前，分子成像技术可用于研究观测特异性细胞、基因和分子的表达或互作过程，同时检测多种分子事件，追踪靶细胞，药物和基因治疗最优化，从分子和细胞水平对药物疗效进行成像，从分子病理水平评估疾病发展过程，对同一个动物或病人进行时间、环境、发展和治疗影响跟踪。 2、分子成像的优点 分子成像和传统的体外成像或细胞培养相比有着显著优点。首先，分子成像能够反映细胞或基因表达的空间和时间分布，从而了解活体动物体内的相关生物学过程、特异性基因功能和相互作用。第二，由于可以对同一个研究个体进行长时间反复跟踪成像，既可以提高数据的可比性，避免个体差异对试验结果的可影响，又不需要杀死模式动物，节省了大笔科研费用。第三，尤其在药物开发方面，分子成像更是具有划时代的意义。根据目前的统计结果，由于进入临床研究的药物中大部分因为安全问题而终止，导致了在临床研究中大量的资金浪费，而分子成像技术的问世，为解决这一难题提供了广阔的空间，将使药物在临床前研究中通过利用分子成像的方法，获得更详细的分子或基因述水平的数据，这是用传统的方法无法了解的领域，所以分子成像将对新药研究的模式带来革命性变革。其次，在转基因动物、动物基因打靶或制药研究过程中，分子成像能对动物的性状进行跟踪检测，对表型进行直接观测和（定量）分析； 3、分类 分子成像技术主要分为光学成像、核素成像、磁共振成像和超声成像、CT成像五大类。 (1) 光学成像 活体动物体内光学成像(Optical in vivo Imaging)主要采用生物发光（bioluminescence）与荧光（fluorescence）两种技术。生物发光是用荧光素酶(Luciferase)基因标记细胞或DNA，而荧光技术则采用荧光报告基团（GFP、RFP, Cyt及dyes等）进行标记。利用一套非常灵敏的光学检测仪器，让研究人员能够直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。通过这个系统，可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。传统的动物实验方法需要在不同的时间点宰杀实验动物以获得数据, 得到多个时间点的实验结果。相比之下，可见光体内成像通过对同一组实验对象在不同时间点进行记录，跟踪同一观察目标（标记细胞及基因）的移动及变化，所得的数据更加真实可信。
活体动物光学成像系统在活体荧光成像中的应用 第一部分技术原理 一、技术简介 随着活体动物光学成像技术在国内外的普及和应用，越来越多的科研人员希望能通过该技术来观察活体动物体内肿瘤细胞的生长以及对药物治疗的反应，希望能观察到荧光标记的多肽、抗体、小分子药物在体内的分布和代谢情况。NightOWL ⅡLB 983 NC320活体动物光学成像系统正是为满足这样的应用需求而设计的。该系统通过荧光光路的特殊设计，实现了对激发光的能量控制和调节，提高了活体荧光成像的稳定性和灵敏度，并且该系统操作简单、费用低廉、不涉及放射性，是不错的进行活体荧光成像的仪器。与传统技术相比，活体荧光成像技术不需要杀死动物，可以对同一个动物进行长时间反复跟踪成像，既可以提高数据的可比性，避免个体差异对试验结果的影响。更重要的是，该技术可以得到直观的成像图片，了解标记物在动物体内的分布和代谢情况，避免了传统的体外实验方法的诸多缺点，特别是在药物制剂学、药物临床前研究中有不可估量的应用前景。 NightOWL ⅡLB 983 NC320活体荧光体内成像技术的基本原理是激发光源通过特殊的光路设计使其能量稳定、强度合适的激发光使荧光基团达到较高的能量水平，然后发射出较长波长的散射光，该散射光可以穿透实验动物的组织并且可由仪器cooling slow scaning CCD以光子数量化检测到光强度，同时反应出标记物的数量。 二、标记原理 活体荧光成像技术有三种标记方法：荧光蛋白标记、荧光染料标记和量子点标记。荧光蛋白适用于标记肿瘤细胞、病毒、基因等。通常使用的是GFP、EGFP、RFP（DsRed）等。荧光染料标记和体外标记方法相同，常用的有Cy3、Cy5、Cy5.5及Cy7，可以标记抗体、多肽、小分子药物等。量子点标记作为一种新的标记方法，是有机荧光染料的发射光强的20倍，稳定性强100倍以上，具有荧光发光光谱较窄、量子产率高、不易漂白、激发光谱宽、颜色可
活体动物体内光学成像主要采用生物发光与荧光两种技术。生物发光是用荧光素酶基因（Luciferase）标记细胞或DNA，而荧光技术则采用绿色荧光蛋白、红色荧光蛋白等荧光报告基因和FITC、Cy5、Cy7等荧光素及量子点(quantumdot，QD)进行标记。
2. 生物发光成像 活体生物荧光成像技术是指在小的哺乳动物体内利用报告基因-荧光素酶基因表达所产生的荧光素酶蛋白与其小分子底物荧光素在氧、Mg2+离子存在的条件下消耗ATP发生氧化反应，将部分化学能转变为可见光能释放。然后在体外利用敏感的CCD设备形成图像。荧光素酶基因可以被插入多种基因的启动子，成为某种基因的报告基因，通过监测报告基因从而实现对目标基因的监测。 生物荧光实质是一种化学荧光，萤火虫荧光素酶在氧化其特有底物荧光素的过程中可以释放波长广泛的可见光光子，其平均波长为560 nm(460—630 nm)，这其中包括重要的波长超过600 nm的红光成分。在哺乳动物体内血红蛋白是吸收可见光的主要成分，能吸收中蓝绿光波段的大部分可见光；水和脂质主要吸收红外线，但其均对波长为590—800 nm的红光至近红外线吸收能力较差，因此波长超过600 nm的红光虽然有部分散射消耗但大部分可以穿透哺乳动物组织被高灵敏的CCD检测到。 生物发光成像的优点可以非侵入性，实时连续动态监测体内的各种生物学过程，从而可以减少实验动物数量，及降低个体间差异的影响；由于背景噪声低，所以具有较高的敏感性；不需要外源性激发光，避免对体内正常细胞造成损伤，有利于长期观察；此外还有无放射性等其他优点。 然而生物发光也有自身的不足之处：例如波长依赖性的组织穿透能力，光在哺乳动物组织内传播时会被散射和吸收，光子遇到细胞膜和细胞质时会发生折射，而且不同类型的细胞和组织吸收光子的特性也不尽相同，其中血红蛋白是吸收光子的主要物质；由于是在体外检测体内发出的信号，因而受到体内发光源位置及深度影响；另外还需要外源性提供各种荧光素酶的底物，且底物在体内的分布与药动力学也会影响信号的产生；由于荧光素酶催化的生化反应需要氧气、镁离子及ATP等物质的参与，受到体内环境状态的影响。 二、小动物活体成像 1. 制作动物模型 可根据实验需要通过尾静脉注射、皮下移植、原位移植等方法接种已标记的细胞或组织。在建模时应认真考虑实验目的和选择荧光标记，如标记荧光波长短，则穿透效率不高，建模时不宜接种深部脏器和观察体内转移，但可以观察皮下瘤和解剖后脏器直接成像。深部脏器和体内转移的观察大多选用荧光素酶标记。 2. 活体成像 小鼠经过常规麻醉（气麻、针麻皆可）后放入成像暗箱平台，软件控制平台的升降到一个合适的视野，自动开启照明灯（明场）拍摄第一次背景图。下一步，自动关闭照明灯，在没有外界光源的条件下（暗场）拍摄由小鼠体内发出的特异光子。明场与暗场的背景图叠加后可以直观的显示动物体内特异光子的部位和强度，完成成像操作。值得注意的是荧光成像应选择合适的激发和发射滤片，生物发光则需要成像前体内注射底物激发发光。 3. 数据处理
兽用生物制品的分类与使用 一、兽用生物制品的分类 兽用生物制品指应用微生物学、寄生虫学、免疫学、遗传学和生物化学的理论和方法制成的菌苗、疫苗、虫苗、类毒素、诊断制剂和抗血清等制品。用于预防、治疗、诊断畜禽等动物特定传染病或其他有关的疾病。我国现生产的品种已有近200个，最常用的有几十个品种，按照其用途分为以下三大类： （一）预防用生物制品包括疫苗、菌苗、虫苗和类毒素。 1.疫苗疫苗是利用病毒经除去或减弱它对动物的致病作用而制成的。疫苗可分为两类：一类是活毒或弱毒疫苗。制成这种疫苗的病毒毒力必须是减弱了的，没有致病能力，也不会使动物发生严重反应。如猪瘟兔化弱毒冻干疫苗、鸡新城疫活疫苗等。另一类是死毒疫苗或灭活疫苗。制成这种疫苗的病毒已被化学药品或其他方法杀死或灭活。如猪口蹄疫O型灭活油佐剂疫苗、鸡产蛋下降综合征灭活疫苗等。 2.菌苗菌苗是利用病原细菌经除去或减弱它对动物的致病作用而制成的。菌苗可分为两类：一类是毒力减弱的细菌制成的活菌苗，如Ⅱ号炭疽芽胞苗、布鲁氏菌Ⅱ号活菌苗等；另一类是用化学方法或其他方法杀死细菌制成的死菌苗，如猪丹毒灭活疫苗、鸡大肠杆菌病灭活疫苗等。 3.虫苗虫苗是利用病原虫体除去或减弱它对动物的致病作用而制成的。常将菌苗、疫苗、虫苗通称为疫苗。 4.类毒素某些病原细菌，在生长繁殖过程中产生对动物有害的毒素，用甲醛等处理后除去它的有害作用，使动物注射后产生抵抗该细菌的能力，这类处理过的毒素，叫类毒素，如破伤风类毒素。 （二）治疗用生物制品包括抗血清和抗毒素。 1.抗血清动物经反复多次注射某种病原微生物时，会产生对该病原微生物的高度抵抗能力。采取这种动物的血液提出血清，经过处理即可制成抗
Bruker In-Vivo Xtreme小动物活体成像系统标准操作规程 【目的】通过制定本操作规程，规范小动物活体成像系统使用。 【准备】 1、实验试剂（药物、染料、麻醉剂、水、脱毛膏等）； 2、实验对象（小鼠、大鼠、黑鼠、裸鼠等）； 3、如需要气体麻醉则要进行氧气准备，将麻醉剂倒入麻醉机中，并检查麻醉机 检查窗中液位位于“min”和“Max”之间；气体麻醉前根据室内温度情况酌情打开动物空气加热器。 【开机】 主机部分： 1、打开X-Ray光源，将开关钥匙打到“ON”的位置； 2、打开主机，将主机右后方的电源开关打到“ON”的位置。接着打开电脑，等待网线图标出现一个黄色三角叹号后，将MI软件打开。 注意：仪器开机以后，需要大约20分钟的预冷时间。 附属部分： 1、如需要进行气体麻醉，则需要打开麻醉机，并对实验对象进行预麻醉； 2、如果需要进行三维旋转拍摄，则需准备动物旋转系统（MARS），动物旋转系 统的准备需要在不开拍摄软件和MARS控制器按钮打到manual的情况下，先按要求将旋转器安装到暗箱中，然后将按钮打到auto，完成之后即可打开MI软件 【拍照】 1、将实验对象摆放到托盘中，拍照部位朝下，如拍摄腹部影像，需将实验对象 腹部朝下，并将四肢伸展开，然后将托盘放入暗箱拍摄位置，放置是托盘缺口朝右侧摆放； 2、双击桌面MI图标，打开MI软件，单击“Capture”按钮，打开拍摄参数设置界面； 1）：拍摄界面顶部显示仪器型号。MI软件提供同时拍摄两张图像的功能，即第一张图像是Foreground，主图像，第二张图像是Background，背景图像。 点击Foreground和Background按钮进行切换，对两张图像的拍摄程序分别进行编辑。 2）：左边第一部分File里可以执行和创建、编辑修改一个Protocol，同时，Protocol还可以通过点击软件顶部的工具栏中Protocol按钮打开。 3）：第二部分是选择拍摄模式，共有5种，分别为Fluorescence荧光，Luminescence化学发光，Radioisotopix同位素，X-Ray X光，Reflectance反射光，另外可以Custom定制程序。 点击Setting的下拉菜单，可以选择我们已经设定好的拍摄程序，或者选择Default Session默认设置，和Current Session来新建一个拍摄程序。每个拍摄模式都有一个默认设置，具体拍摄条件如下（In Vivo Xtreme ENG，42页）：
兽用生物制品概述 兽用生物制品是根据免疫学原理，利用微生物、寄生虫及其代谢产物或免疫应答产物制备的一类物质。这类物质专供相应疾病的诊断、预防和治疗之用。从狭义上讲，可将用于畜禽疾病的诊断、检疫、治疗和免疫预防的诊断液、疫苗和抗血清统称为兽用生物制品。 一、生物制品简史 自11世纪起，我国就有峨嵋山人用天花病人的痂皮接种儿童鼻内或皮肤划痕以预防天花的记载，以后又相继传到日本和欧洲，这种种痘术被视为生物制品创制及主动免疫的雏型。1976年英国医生詹纳根据种痘术的启示，用牛痘浆或痘痂给人接种预防天花，发明了牛痘疫苗，在英语中也由牛痘（Vaccinia）而延伸为疫苗(Vaccine）。其后，法国免疫学家巴斯德在1881年及其之后的工作中，用理化方法以及生物学方法，减低病原微生物毒力，相继研制成了用减毒株制成的炭疽芽孢苗、连续通过兔体获得的减毒狂犬病疫苗以及减毒禽霍乱和猪丹毒，为免疫学和生物制品学奠定了基础。1889年耶森等从白喉杆菌培养物滤液中分离到白喉菌素，免疫小鼠和家兔后在血清中发现有中和白喉菌素的物质，从而创制了抗毒素血清，用于治疗感染，使之获得被动免疫，这一血清学的发现为以后制备各种被动免疫血清提供了科学依据。贝菲福和科勒在1898年提出制造灭活苗的方法。罗曼在1923年用加热或福尔马林溶液使一些细菌的蛋白毒素（如破伤风毒素）失去毒性，但免疫原性不变，并命名为类毒素，用以免疫动物获得保护。此后，又相继研制出了明矾、氢氧化铝和矿物油等作佐剂，为提高生物制品的免疫效果起到了重要作用。值得一提的是活德菲等人在本世纪30年代用鸡胚增殖鸡痘病毒获得成功，首次成功地在实验室大量增殖病毒，为病毒疫苗的研制奠定了基础。冈德氏1949年又用鸡胚组织培养技术，为生物制品的研制开辟了一个新途径。1975年科勒和密尔斯坦又创造了淋巴细胞杂交瘤技术，从而使单克隆抗体的研制得到蓬勃发展。自20世纪80年代起基因工程技术迅速发展，获得了大量基因重组疫苗和遗传工程疫苗新制品，把生物制品的研制推向了现代高新技术领域。生物制品生产工艺中应用生物发酵法大量培养细菌、细胞培养法大量增殖病毒、真空冷冻干燥技术生产活疫苗等先进技术的应用，使生物制品的生产得到了很大的发展与提高。 我国从1918年起便研制出了鼻疽菌素、牛瘟血清等，开创了我国兽医生物制品的新时代。1930年上海商检局设立了兽医生物制品研究机构，生产出了牛瘟、炭疽、猪瘟及禽霍乱等高免血清及牛痘、狂犬病组织苗等。继后南京中央农业实验所畜牧兽医系、广西家畜保育科、四川家畜保育所、兰州西北防疫处、江西农学院、中央畜牧实验所以及在全国先后建立的以生产抗血清和组织苗为主的血清厂，生产为数不多的抗血清和几种疫苗。到1950年，全国共有9个兽医生物药品厂，年生产生物制品3500余万毫升，1952年组建了国家兽医生物制品监察所，制定出了我国第一部《兽医生物药品制造及检验规程》，及至80年代末，全国已有29个兽医生物制品厂，年产量达90亿毫升以上，从业人员超过万名，截止1993年国家批准的兽医生物制品标准已达138种。 二、兽用生物制品分类 生物制品由于微生物种类、动物种类、制备方法、毒株性状、应用对象等不同而品种繁杂。按其性质、用途和制造方法可分为疫苗、类毒素、诊断制剂、抗血清、微生态制剂等几大类。我们在此只对防制动物疫病的重要生物制品——疫苗进行讨论。
《动物生物制品及其应用试题》试题 一、选择题（3×10） 1. 疫苗是用于疾病（）的生物制品。 A.诊断 B.治疗 C.预防 D.免疫调节 2. 用于疾病治疗的生物制品不包括（）。 A. 高免血清 B. 类毒素 C.蛋黄抗体 D.干扰素 3. 下列不属于高度传染性的疾病的是（）。 A. 口蹄疫 B.狂犬病 C. 高致病性蓝耳病 D.猪瘟 4. 口蹄疫是口蹄疫病毒引起的动物共患的一种急性热性、高度传染性疾病，仔猪常不见症状而猝死。 A. 偶蹄 B.奇蹄 C.各种 D.所有 5.农业部制定的口蹄疫免疫方案中，所有牛、羊、骆驼、鹿必须进行（）强制免疫。 A.亚洲I型口蹄疫 B. O型口蹄疫 C. A型口蹄疫 D. O型和亚洲I型口蹄疫 6. 我公司目前重点推出的市场化销售疫苗为：（） A. 口蹄疫和蓝耳苗 B.口蹄疫和猪瘟苗 C.口蹄疫和伪狂犬苗 D.猪瘟和伪狂犬苗 7. 以下不是我公司口蹄疫疫苗特点的是： ( ) A. 进口设备悬浮培养保证均一性 B. 浓缩纯化保证抗原含量高（PD50高） C.杂蛋白少 D.采用国产佐剂 8. 我国能繁母猪的数量大概范围在 ( )万头左右 : A. 2000 B. 3000 C. 4000 D. 5000 9. 我公司的高致病性蓝耳病疫苗为（）疫苗 A. 灭活 B.水佐剂 C. 需要在-15℃保存的活 D. 可在2-8℃保存的活 10.中国动保的猪瘟活疫苗优势之一为（） A. 毒株独特 B. 采用进口油佐剂 C.耐热保护剂 D. 浓缩纯化保证抗原含量高（PD50高）； 二、填空题（4×15） 1. 根据是否含活的病原体，可将疫苗分为活疫苗和。 2. 蓝耳苗用TCID50表示每头份疫苗中病毒的，而口蹄疫疫苗则用PD50表示。 3. 好疫苗的标准是、、、。
●免疫刺激复合物：由抗原物质与由皂树皮提取的一种糖苷Quil A和胆固醇按 1:1:1混合后自发形成的一种具有较高免疫活性的脂质小泡。 ISCOM直径40nm，每个ISCOM约含10～12分子的蛋白质。 ISCOM应用于多种细菌、病毒和寄生虫病的疫苗，具有产生“全面”免疫应答的效力，可长期增强特异性抗体应答。 ISCOM能有效地通过粘膜给药，从而可以用于抗呼吸道感染。 目前，兽用ISCOM疫苗已在国外投放市场。 ●冻干保护剂：指在冻干过程中及其后使制品的活性物质免受破坏的一类物质。 ●无特定病原体动物：机体内无特定的微生物和寄生虫存在的动物。 ●生物制品：泛指采用现代生物技术手段来人为的创造一些条件，借用某些微 生物、植物或动物体来生产某些初级或次级代谢产物或利用生物体的某一组成部分，制成作为预防、诊断或治疗疾病的医药用品，统称为生物制品。 ●一道选择题：动物应在隔离条件下饲养，杜绝高免时强毒及发病时散毒。 应详细登记每头动物的来源、品种、性别、年龄、体重、特征及营养状况、体温记录和检疫结果等，建立制造血清动物的档案，只有符合要求的动物才能投入生产。 加强日常饲养管理，给适量的食盐和含钙的补充饲料。 在高度免疫和采血期间，每日要检测体温两次，随时观察其健康情况。每日至少运动4h。动物采血前1d禁食喂水，避免血中出现乳糜。 在生产过程中，若发现健康状况异常或有患病可疑时，应停止注射抗原和采血，并进行隔离治疗。 ●“安全、有效、稳定、均一”是生物制品质量概念的4个核心要素 ●安全检验的原理就是生物制品大部分是用活的微生物制备而成，有些微生物 本身就是强毒或残余一定毒力；另外在制品生产过程中也可能由原材料、设备或操作过程造成外源毒素或微生物污染，如果没有严格的控制手段和检验标准有可能对人畜和环境造成危害。 ●安全检验的一般要求 安检样品：除另有规定外，每批抽3瓶混和后按照规定进行检验和判定； 场地：安全检验应在专用动物舍内进行，不得在野外进行 安检动物：安检动物必须符合各制品质量标准和规程的要求 安检动物的饲养：安检动物应单独饲养不得与效检免疫动物及攻毒动物同舍饲养，以免影响检验结果 特殊规定：凡生产口蹄疫疫苗的企业，对其生产的猪用活疫苗均需增加乳鼠进行安检。凡使用猪瘟强毒或污染猪瘟强毒的生物制品企业，对其 所生产的猪用活疫苗均需用无猪瘟抗体的敏感猪进行安检。 ●安检动物在检验期间如有死亡时，必须及时解剖，明确原因，确属意外死亡 时，作无结果论；如不安全，则该批制品应于报废 ●用本动物进行安全检验时必须注意以下问题 （1）对于禽用疫苗: 1检验用鸡必须采用SPF鸡，检验用鸡胚必须采用SPF鸡胚。 2对于某些标准暂时规定采用易感禽，在试验前应测定针对被检制品抗原的特异性抗体水平，抗体效价必须符合规定的标准。 3在接种疫苗以后，必须及时进行观察。
cy染料小动物活体成像操作流程 2017/4/13 吲哚花菁绿(ICG，indocyanine green)是经过FDA认证的菁染料，出于安全考虑，后期应用于活体（人、动物、细胞）的染料在结构上都和ICG有相似或相近之处。cy 系列染料是Amersham公司（目前为GE公司）最初开发的染料体系，它的桥环由苯并吲哚变为吲哚环，并在吲哚的苯环上对称地引入硫酸根基团，水溶性得到很大改善，分子量降低后对大分子的亲和力有所增加。cy系列菁染料多带有羟基琥珀酰亚胺活性酯(NHS ester)、异硫氰酸酯(NCS)等活性基团，可与蛋白质、多肽、DNA或其他生物分子中的羟基、氨基或巯基以化学键的方式键合，表征生物分子的特性，形成具有生物功能的标记衍生物，广泛被用于抗体、多肽、小分子等多种荧光探针的合成中，可以说是目前使用最为广泛的一类近红外染料。cy染料应选择GE、李记生物等公司产品，化工企业提供的cy染料产品，一般不作为活体成像使用。 一、Cy染料在活体成像的应用领域 1. 标记特异性抗体 在CY菁染料标记蛋白的研究中，除了牛血清白蛋白以外最先开始涉及的功能性物质是抗体。从起初与IgG结合，用荧光光纤免疫传感器(FFOI，fluorescent fiber-optic immunosensor)考察抗原抗体反应，到现在连接特异性的单克隆抗体片段，对动物全身进行免疫荧光显影，分析片段在体内的分布代谢情况。分析cy-抗体复合物在不同时间不同器官中的荧光强度变化，可对抗体的靶向性、清除率等有更直观的评价。不过，染料抗体衍生物在降低背景噪音和非特异性吸附方面还有待进一步完善。 2. 标记特异性多肽(Conjugating to peptides) 在肿瘤诊断和治疗中，与菁染料衍生物结合的多肽主要有两种：其一是针对肿瘤表面过量表达的受体；另一种则针对肿瘤相关酶类。前者的报道很多，如生长激素抑制素、表皮生长因子，甚至一些特殊设计过的短肽，都可以被用来靶向结合肿瘤，现在更趋向于一些只有十几个氨基酸的环肽，因为它分子量小易于接近肿瘤部位，且呈环状构形不易被分解。Cy系列染料均能利用自身携带的活性基团直接与环肽结合，部分此类探针检测发现，在近红外光学显影和放射显影在浅表的分辨率相似，但在深层组织中前者的信噪比更高。针对酶类研究一般是设计酶特异性荧光探针，这种与Cy系列染料结合的检测技术除了在体内定位时有显著优势外，亦可作为体外检测手段与一些常用技术结合，辅助确定组织中该酶的存在。 3. 与药物载体结合(Conjugating to drug carriers)
小动物活体光学成像技术在神经疾病研究中的应用 PerkinElmer 小动物活体光学成像技术已在生命科学基础研究、临床前医学研究及药物研发等领域得到广泛应用。在众多应用领域中，神经疾病研究是活体光学成像技术的应用热点之一。在应用活体光学成像技术进行神经相关疾病研究中，常用的标记方法及应用领域包括：1、利用萤火虫荧光素酶（Firefly Luciferase）或荧光蛋白作为报告基因，通过转基因技术体外转染神经肿瘤细胞、神经干细胞等细胞，进行神经肿瘤、神经发育及细胞治疗的相关研究；2、利用荧光素酶作为报告基因标记神经疾病相关基因构建转基因动物，进行神经疾病机理研究；3、利用功能性荧光探针监测神经疾病的发生发展。下面结合一些具体实例进行阐述： 一.神经肿瘤研究 与其它类型肿瘤研究类似，利用小动物活体光学成像技术可以长期监测神经肿瘤的发生发展及治疗效果。例如，利用荧光素酶基因标记肿瘤细胞，通过肿瘤发光情况的变化，观测肿瘤的生长及药物对于肿瘤的治疗效果，如下： 上图：应用 IVIS 系统长期观测原位接种的经生物发光标记的 U87-MG-luc2 神经胶质瘤的生长。 上图：应用 IVIS 系统观测血管生成抑制剂对 U87-MG-luc2 生长的移植。A.对照组；B.给药组
除了利用生物发光成像技术进行神经肿瘤研究，还可应用功能性荧光探针监测肿瘤，例如，通过应用荧光染料标记的DHE 探测神经胶质瘤中的活性氧自由基，从而监测肿瘤的发展情况。基于IVIS 系统的多模式成像功能，可以同时应用生物发光及荧光成像功能共同监测肿瘤，如下： 上图：左.应用荧光成像技术观测尾静脉注射 DHE 后观测D HE 对肿瘤的靶向；中.应用生物发光成像技术观测经荧光素酶基因标记的肿瘤；右.荧光与生物发光成像结果融合。 二.神经退行性疾病的研究 神经退行性疾病是由神经元或其髓鞘的丧失所致，随着时间的推移而恶化，以导致功能障碍。常见的神经退行性疾病包括阿兹海默症、帕金森氏病、多发性硬化症、脊髓性肌萎缩症等。应用小动物活体成像技术进行上述疾病相关研究的主要方式为：1、通过构建生物发光标记的疾病动物模型，观测疾病特异性基因的表达，进而反映疾病的发生发展；2、应用功能性荧光探针观测疾病特异性标识物，进而反映疾病的发生发展。下面以阿兹海默症的研究为例进行阐述： 阿兹海默症（Alzheimer disease，AD），是一种中枢神经系统变性病。AD 的病因及发病机制尚未阐明，特征性病理改变为β 淀粉样蛋白沉积形成的细胞外老年斑和 tau 蛋白过度磷酸化形成的神经细胞内神经原纤维缠结，以及神经元丢失伴随胶质细胞增生等。基于特殊的病理特征，研究者可以通过不同思路应用活体光学成像技术，对阿兹海默症进行观测。 如 Wattnoek 等人基于阿兹海默症的发生伴随胶质细胞增生的病理特征推测，伴随阿兹海默症的发生发展，胶质细胞中胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein, GFAP）的表达量也会增多。利用W estern Blot 及免疫组化等技术手段进行体外实验显示，随着β 淀粉样蛋白表达的增多，GFAP 的表达量也同时增多，两者在疾病发展过程中成
仪器一：小动物活体光学成像系统 (一)具体参数要求 1、系统性能 *具备高灵敏度的生物发光二维成像功能； *具备高性能的荧光二维成像功能； *具备荧光分子断层成像技术，能够实现真实三维断层扫描，获取真实三维信息； 具备基于切伦科夫辐射原理的放射性同位素成像功能； *具备高品质滤光片及光谱分离算法，可实现自发荧光扣除及多探针成像； 实验中能够实现生物发光及荧光成像模式的联合使用，并能将影像融合叠加； 具备国际公认的光学信号定量方法； 2、应用领域 广泛应用于癌症、干细胞、感染、炎症、免疫疾病、神经疾病、心血管疾病、代谢疾病、基因治疗等多种疾病分子机理及相关药物研发的临床前研究。 3、主要技术参数 3.1仪器硬件部分 3.1.1二维成像部分 *采用背照射、背部薄化科学一级CCD； *CCD采用电制冷方式，工作温度达到绝对-90℃，温度可视化； *CCD 量子效率大于85%（500-700nm）； *最小检测光子数可达100光子/秒/弧度/平方厘米； 采用定焦镜头，最大光圈可达f/0.95，可自动聚焦； 成像视野范围可调，最大视野能够满足至少3只小鼠同时成像； 动物载物台温度可控（20-40℃），且即时温度可通过软件显示； *生物发光灵敏度达到可检测小鼠皮下少于100个生物发光细胞（需提供证明文献）； 荧光光源采用高效金属卤素灯，功率不低于150瓦； *激发光滤片标配数量不少于19个，发射光滤片标配数量不少于7个； *所有滤片均为高品质滤光片，透光率可达95%，滤片表面采用多层硬性涂料防护，防止因长期照射导致的滤片退化或损伤，使用寿命长； 具备高品质成像暗箱，避免仪器背景信号的过多产生； 仪器出厂前经过国际标准的NIST光学校准； 仪器具备定时自检功能，可自动去除仪器本身产生的背景信号。 3.1.2三维成像部分 具备反射照明方式，以获取小动物体表轮廓结构； *具备透射照明方式，并通过底部多点透射扫描，获取三维重建所需的断层信息； *具备荧光分子断层成像技术，能够实现小动物体内任意深度的信号探测； *透射激发光源为长寿命固态激光器，能满足体内有效激发深度>2cm；
一、《生物制品学》有关的概念 1、什么是生物制品（biological products） 指以微生物、植物、动物体作为起始材料，采用现代生物技术或手段人为地创造条件，生产某些初级代谢产物或次级代谢产物,制成用以诊断、治疗或预防疾病或达到某种特殊医学目的的医药用品，通称生物制品. 2、什么是外毒素？什么是类毒素？ 外毒素：一些细菌在培养过程中产生的毒性物质。 类毒素：外毒素经化学法处理后，失去毒力作用，而保留抗原性，这种类似毒素而无毒力作用的物质称为类毒素。 制剂的特点：吸收慢，刺激时间长，抗体滴度高，免疫效果好。 3、高免疫血清 指由特定抗原免疫动物（如，马），分离血浆或血清，精制而成的生物制品。 4、等电点沉淀法（Isoelectric point precipitation） 是利用蛋白质在等电点时溶解度最低，而各种蛋白质又具有不同等电点的特点进行分离的方法。 5、质量管理（quality management，QM） 确定质量方针、目标和职责并在质量管理体系中通过诸如质量策划、质量控制、质量保证和质量改进使其实施的全部管理职能的所有活动。 6、质量控制（quality control，QC） 为达到质量要求所采取的作业技术或活动。 7、什么是血液制品（blood products）？ 指由健康人的血浆或特异免疫人血浆，经分离、提纯或由重组DNA技术制成的血浆蛋白组分，以及血液有形成分统称为血液制品。 用于治疗或被动免疫预防。 8、什么是冷沉淀（cryoprecipitate）？ 又称冷沉淀抗血友病因子。 将约200ml 新鲜冷冻血浆在1～6摄氏度复融后留下冰渣状不溶性成分，迅速高速离心，移去上层血浆，剩下的白色沉淀物即为“冷沉淀”。 用于治疗甲型血友病、血管性血友病、先天性或获得性纤维蛋白原缺乏症及因子XⅢ缺乏症病人。 9、什么是疫苗？ 疫苗是针对疾病的病原微生物或其蛋白质（多肽、肽）、多糖或核酸，以单体或通过载体经预防接种进入人体后，能诱导产生特异性体液免疫和细胞免疫，从而使机体获得预防该疾病的免疫力。 10、什么是基因工程疫苗（engineering vaccine）？ 指通过基因工程方法或分子克隆技术，分离出病原的保护性抗原基因，将其转入原核或真核表达系统，使其表达出该病原的保护性抗原，制成疫苗；或者将病原的毒力相关基因删除掉，使成为不带毒力相关基因的基因缺失苗。 ●基因工程疫苗类型 基因工程亚单位疫苗 基因工程载体疫苗 蛋白质工程疫苗 基因缺失疫苗 基因疫苗
小动物活体成像操作说明手册 第七部分操作 7.1准备程序 图7.1麻醉准备程序 在开始麻醉程序之前，做一些准备程序可以帮助实验顺利进行，请参看图7.1 1) 请把不用的出气口用特制的黑色橡胶塞塞住。(PN10168) 2) 把锥形通气口的位置对准。 3) 在麻醉程序开始前对照图片确保出气支管位置正确。 4) 确认气体循环管没有打结阻塞和松动。 5) 确认蒸发器内有足够的乙氟醚(Isoflurane)，如果需要注入请参看下一节。 7.2蒸发器注入程序 警告:不能在正在进行氧气供应时向蒸发器内灌注液体乙氟醚(Isoflurane)。注入前，关闭供应打开前面板上两个阀门开关监视流量计。当流量球在指示管中的底部保持不动时说明已无气体流动，此时可以进行注入。 警告:只有当蒸发器控制旋钮处于关的位置才可以进行注入，在注入过程中不能打开任何氧气供应。
警告:只能使用乙氟醚(Isoflurane)不要使用其它麻醉气体，使用其它麻醉剂可能会导致危险。 警告:在处理剩余的麻醉剂时实验室要具备良好的通风条件，建议遵照已公布的安全条例进行操作，当丢弃剩余的乙氟醚(Isoflurane)时使用蒸发器使用手册上推荐的合适的化学容器。 警告:使用时XGI,8麻醉系统要保持直立状态。 蒸发器注入步骤 1) 如图7.2所示，确保氧气供应被切断，可以在源头或减压阀处关掉它。 2) 如图7.3所示，确保蒸发器开关处于关的位置。 3) 打开两个前面板的阀门开关释放XGI,8的氧气，如图7.4所示可以看到阀 门处于打开位置，流量计指示氧气已放完后，关闭这两个阀门开关。 4) 反时针旋转卸掉蒸发器的螺丝帽(如图7.5)。确认试剂是乙氟醚(Isoflurane)， 缓慢的倒进灌入口，透过玻璃指示窗随时观察乙氟醚(Isoflurane)的水平线，注意不要超过最大允许线。如图7.6所示。 5) 注意:如果蒸发器在灌注前是干的，水平线在开始会轻微下落因为内部的棉 芯会吸收一部分试剂。 6) 当乙氟醚(Isoflurane)达到玻璃指示窗上的最大标线时，表明蒸发器已灌注 满。此时应停止，不要过分灌注。顺时针旋紧螺丝帽。为防止泄漏，请仔细检查螺丝帽已旋紧。
小动物活体成像技术关键词：动物成像分子影像学光学成像2010-04-20 00:00 来源：互联网点击次数：5089 1、背景和原理 1999年，美国哈佛大学Weissleder等人提出了分子影像学（molecular imaging）的概念——应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究。传统成像大多依赖于肉眼可见的身体、生理和代谢过程在疾病状态下的变化，而不是了解疾病的特异性分子事件。分子成像则是利用特异性分子探针追踪靶目标并成像。这种从非特异性成像到特异性成像的变化，为疾病生物学、疾病早期检测、定性、评估和治疗带来了重大的影响。分子成像技术使活体动物体内成像成为可能，它的出现，归功于分子生物学和细胞生物学的发展、转基因动物模型的使用、新的成像药物的运用、高特异性的探针、小动物成像设备的发展等诸多因素。目前，分子成像技术可用于研究观测特异性细胞、基因和分子的表达或互作过程，同时检测多种分子事件，追踪靶细胞，药物和基因治疗最优化，从分子和细胞水平对药物疗效进行成像，从分子病理水平评估疾病发展过程，对同一个动物或病人进行时间、环境、发展和治疗影响跟踪。2、分子成像的优点分子成像和传统的体外成像或细胞培养相比有着显著优点。首先，分子成像能够反映细胞或基因表达的空间和时间分布，从而了解活体动物体内的相关生物学过程、特异性基因功能和相互作用。第二，由于可以对同一个研究个体进行长时间反复跟踪成像，既可以提
高数据的可比性，避免个体差异对试验结果的可影响，又不需要杀死模式动物，节省了大笔科研费用。第三，尤其在药物开发方面，分子成像更是具有划时代的意义。根据目前的统计结果，由于进入临床研究的药物中大部分因为安全问题而终止，导致了在临床研究中大量的资金浪费，而分子成像技术的问世，为解决这一难题提供了广阔的空间，将使药物在临床前研究中通过利用分子成像的方法，获得更详细的分子或基因述水平的数据，这是用传统的方法无法了解的领域，所以分子成像将对新药研究的模式带来革命性变革。其次，在转基因动物、动物基因打靶或制药研究过程中，分子成像能对动物的性状进行跟踪检测，对表型进行直接观测和（定量）分析；3、分类分子成像技术主要分为光学成像、核素成像、磁共振成像和超声成像、CT成像五大类。(1) 光学成像活体动物体内光学成像(Optical in vivo Imaging)主要采用生物发光（bioluminescence）与荧光（fluorescence）两种技术。生物发光是用荧光素酶(Luciferase)基因标记细胞或DNA，而荧光技术则采用荧光报告基团（GFP、RFP, Cyt及dyes等）进行标记。利用一套非常灵敏的光学检测仪器，让研究人员能够直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。通过这个系统，可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。传统的动物实验方法需要在不同的时间点宰杀实验动物以获得数据, 得到多个时间点的实验结果。相比之下，可见
动物生物制品学习题库 第一章 1．基本概念： 生物制品学、生物制品、疫苗、活疫苗与灭活疫苗、病毒抗体复合物疫苗、重组活疫苗、基因工程活载体疫苗、亚单位疫苗、基因工程亚单位疫苗、抗独特型疫苗、单价疫苗、多价疫苗与混合疫苗、同源疫苗与异源疫苗、益生素、副免疫制品 2．动物生物制品有什么作用？有哪些种类？ 3．简述生物制品的命名原则。 4．概述我国近代动物生物制品主要成就。 5．结合我国动物生物制品现状，试述我国动物生物制品学的发展趋势。 第二章 1．抗原、抗原性、抗原决定簇、抗体与免疫球蛋白的概念？ 2．抗原物质成为免疫原的条件有哪些？细菌和病毒由哪些抗原组成？ 3．试述免疫球蛋白单体的分子结构、特殊结构及其和生物学活性。 4．各类免疫球蛋白有哪些主要特性和免疫学功能？ 5．T淋巴细胞和B淋巴细胞有哪些主要表面标志？ 6．T淋巴细胞有哪些亚群？各亚群的功能是什么？ 7．试述免疫应答的基本过程。初次应答和再次应答的抗体产生有何特点？
8．什么是抗原递呈细胞？其对外源性和内源性抗原是如何递呈的？ 9．T细胞与B细胞识别抗原的物质基础是什么？ 10．gyL和见细胞的免疫学功能是什么？ 11．抗体在动物体内可发挥哪些免疫学功能？ 12．常用的免疫血清学方法有哪些，其基本原理是什么？ 13．凝集试验、沉淀试验、病毒中和试验和ELISA试验的方法有哪些？14．试述免疫荧光抗体技术的原理、常用的染色方法及应用范围。 15．试述免疫酶标记技术的原理、主要方法及其用途。 16．简述免疫学理论在兽医生物制品中的应用。 第三章 1．基本概念： 灭活与灭活剂、保护剂、qG DNA、印G ODN、 IL－2、 ISCOM和 MFg。2．灭活的主要方法有哪些？有何特点？有哪些影响因素？ 3．简述生物制品冻干保护剂的组成及其作用。 4．举出3～4种常用的动物生物制品保护刘。 5．何谓佐剂？免疫佐剂有哪些种类？佐剂加强免疫反应的机理是什么？6．举出3～4种常规免疫性剂，分别说明其特点和应用现状。 7．举出3～4种新型免疫佐剂，分别说明其特点和应用前景。
IVIS小动物活体光学成像系统的特点和优势 1、公共平台性成像系统 随着IVIS成像技术的发展和成熟，研究者已通过生物发光或荧光标记技术对多种研究对象进行标记，如肿瘤细胞、免疫细胞、干细胞、基因、细菌、病毒、多肽、抗体、纳米材料、药物等等。因此，应用IVIS成像系统进行的研究已涉及生物学的各个领域，包括癌症、干细胞、细菌及病毒、炎症、免疫疾病、神经疾病、心血管疾病、代谢疾病、基因治疗、新药研发等等。总而言之，IVIS成像系统可作为公共平台性设备，满足不同领域不同课题组的研究需求，实现从宏观（如在活体水平对疾病整体发展过程的观测）到微观（如在活体水平对细胞动态变化及基因表达的实时观测）的系统性研究。
2、集多种成像模式于一体 随着活体成像技术的发展，越来越多的研究人员开始将多种成像模式联合使用，以期达到更全面深入地研究生物学现象的目的。IVIS系列成像系统包含IVIS Lumina系列、IVIS Spectrum、IVIS Quantum FX μCT及IVIS Spectrum CT。IVIS Lumina系列成像系统同时具备白光、极高灵敏度的生物发光、强大的荧光及切伦科夫辐射成像等多模式二维成像功能，其中Lumina XR系统在具备上述功能的基础上，还增加了X光成像功能，使研究人员在获取二维光学信号的同时，能够进行二维结构学的辅助定位。IVIS Spectrum除了具备上述的二维成像功能外（X 光除外），还具备独一无二的三维生物发光及荧光成像功能，使研究者能够洞悉体内的真实三维信号，另外，Spectrum还能与IVIS Quantum FX μCT联合使用，从而将3D功能学信息与CT结构学信息进行融合。IVIS Spectrum CT是对Spectrum的完美升级，是在Spectrum的功能基础上整合了高性能的CT成像功能，实现了将功能学成像与结构学成像在同一个仪器上的完美整合。基于IVIS系统的上述成像功能，研究人员既可单独使用某种功能进行成像，又可同时利用多种功能进行复合成像。如在一个实验中利用荧光蛋白标记肿瘤细胞（观测肿瘤的发展），同时利用荧光染料或量子点标记多肽、抗体或药物（观测抗体等在体内的分布及对肿瘤的靶向性），而实验所用的小鼠为利用生物发光技术标记的用于研究特定基因表达的转基因小鼠（观测在肿瘤发展过程中与肿瘤发展相关的特定基因的表达），由此，在一个实验流程中，既完成了对某个单一生物学现象的研究（如上述所示肿瘤发展过程），又可同时对若干相关生物学现象进行观测（肿瘤发展、抗体靶向及特定基因表达），实现了系统性的实验观测以及对多个相关生物学现象的解释。
仪器名称：小动物近红外二区荧光活体影像系统 百购生物网为您提供 型号：Series II 900/1700 简介： 针对传统活体荧光成像技术面临的低组织穿透深度（<3毫米）和低空间分辨率（~毫米）、高自发荧光背景等瓶颈，苏州影睿光学科技有限公司的研究团队历经多年潜心研究，于2012年推出了第一款基于近红外二区荧光（NIR-II,900-1700nm）的小动物活体影像商业化系统（Series II 900/1700），实现了高组织穿透深度（>1.5cm）、高时间分辨率（50ms）和高空间分辨率（25μm）的活体荧光成像。 Series II 900/1700可针对不同的研究体系，在小动物活体水平进行实时、无创、动态、定性和定量的影像研究，包括肿瘤早期检测、肿瘤发展、转移和治疗过程、药物筛选、靶向药物和靶向治疗、干细胞活体示踪及其再生医学研究等。影睿光学拥有世界领先的量子点制备和应用专利技术、活体荧光影像设备，以及强大的数据处理和分析功能，为用户提供完整的科研产品及解决方案。 目前，影睿光学Series II 900/1700系统已成功销往美国埃默里大学，并与美国哈弗大学医学院、美国康奈尔大学、美国埃默里大学、北京大学、复旦大学附属华山医院、南京大学附属鼓楼医院、中国科学院北京动物研究所、中国科学院上海药物研究所等数十家国内外优秀研究机构建立了良好的商业伙伴及合作关系。
技术优势： 荧光活体成像解决方案：近红外二区荧光成像
活体组织对近红外二区荧光（1000-1700nm）具有更低的吸收和散射效应，以及可以忽略的自发荧光背景，因此，在活体荧光成像中，与传统荧光（400-900nm）相比，近红外二区荧光具有更高的穿透深度、更高的时间和空间分辨率，以及更高的信噪比。 近红外二区荧光探针解决方案：Ag2S 量子点