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Quantum GX與Spectrum 聯用應用舉例

2024-5-13  閱讀(112)

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Quantum GX 小動物活體 X 射線斷層成像系統是將分子及細胞生物學技術從體 外研究水平發展到活體動物研究水平的前沿性臨床前分子影像技術平臺,該技術通 過采用 X 射線成像技術,借助靈敏的光學檢測儀器,直接在活體動物水平監測疾 病的發展變化并開展相關藥物的臨床前研發。該技術已被越來越廣泛地應用于臨床 前疾病研究的各個領域,包括癌癥研究、心血管疾病研究、神經疾病研究、炎癥疾 病研究、免疫學及干細胞研究等。在新藥的臨床前研發階段,藥企都已將 小動物活體斷層成像技術應用于藥效和安全性評價研究、藥物的靶向及生物分布研 究、新型藥物載體的研發等新藥臨床前研究的多個方面。
Quantum GX 可與光學、PET 、MRI 等其他活體動物影像系統搭配使用,尤其 與我校已購置的 Revvity IVIS

Spectrum 小動物活體光學成像系統相互使用更能
凸顯其效果,實現真正的 microCT 結構性成像與 IVIS 光學功能學成像的融合。
以腫瘤骨轉移研究為例:通過左心室注射螢火蟲熒光素酶生物發光標記的 MDA-MB-231 乳腺癌細胞的方法建立小鼠骨轉移模型,借助 IVIS Spectrum 的生物 發光生物三維成像功能,可以對細胞在小鼠體內的分布、轉移和發展進行成像研究, 并能夠對腫瘤體積、深度以及細胞鼠進行精確定量,通過 Quantum GX 的高分辨率 microCT 掃描成像,可以對小鼠腿部腫瘤誘發的骨侵蝕進行研究,IVIS Spectrum 和 Quantum GX 聯合成像結果顯示隨著腫瘤細胞的注入,細胞主要在肺、骨和腦的 部位發生了相應轉移,在細胞注射后第 31 天時刻,脛骨上端出現了明顯的骨侵蝕 (空洞)現象。
又如使用 IVIS Spectrum 和 Quantum GX 可以對肺癌的發展以及癌細胞誘發的 肺部侵蝕進行定性和定量研究:通過胸腔內植入含螢火蟲熒光素酶生物發光標記的 H460 肺癌細胞-基質膠的方法建立小鼠肺癌模型,通過 IVIS Spectrum 可以對細胞 植入后不同時間點(天)進行成像觀察并對生物發光強度進行定量,同時借助 Quantum GX 的快速低輻射劑量 CT 成像以及呼吸門控技術,可以對小鼠肺部的容 積進行測量,上述成像定量結果顯示,隨著腫瘤細胞植入肺部時間的延長,肺內的 生物發光信號顯著增強而肺容積大幅減少,細胞植入后第 33 天時刻小鼠的肺容積 僅約為初始狀態的一半。
IVIS Spectrum 和 Quantum GX 聯合使用還可以用于炎癥研究,以關節炎為例:


使用膠原蛋白或弗氏佐劑誘發大鼠腿部的關節炎,借助 Quantum GX 的高質量 CT 成像功能,可以對關節炎誘發的骨損傷進行結構學觀察,結構成像顯示關節炎鼠的 趾骨非常粗糙且骨刺明顯,而正常對照鼠的趾骨相對較光滑,另外由于關節炎部位 的組織蛋白酶(Cathepsin)、基質金屬蛋白酶等表達量相對較高且伴隨著血管病變, 因此借助相應的功能性熒光探針,如 Revvity公司的 ProSense 、MMPSense、

AngioSense 等探針可以對關節炎部位 的病征進行功 能性靶 向 ,再借助 IVIS Spectrum 熒光成像能力進行成像觀察。

在心血管研究方面,IVIS Spectrum 和 Quantum GX 的聯合使用也可以發揮重 要作用:使用 ApoE-/-小鼠作為研究動脈粥樣硬化的模型,給小鼠喂食高膽固醇食 物誘發其產生動脈粥樣硬化斑塊,注射 CT 血管造影劑后使用 Quantum GX 對小鼠 的心臟和主動脈進行高分辨率 microCT 掃描成像,可以對斑塊的結構和形態進行 研究和觀察,此外由于動脈粥樣硬化還伴隨著組織蛋白酶上調、整聯蛋白上調以及 巨噬細胞富集等病征, 因此借助功能性熒光探針,如 Cat B Sense 、ProSense 、 IntegriSense 可以對相應蛋白進行靶向,或使用熒光膜染料 DiR 對巨噬細胞進行標 記,通過 IVIS Spectrum 可以對上述熒光信號進行檢測和熒光三維定量,從而對動 脈粥樣硬化的程度進行評價;另外,如果對動脈粥樣硬化模型鼠進行相關減血脂藥 物(如 Atorvastatin)治療,通過 IVIS Spectrum 定量可以發現病灶部位的熒光信號 顯著下降。

綜上, Quantum GX 優異的性能以及與 IVIS Spectrum 的聯用性能將在臨床前 醫學研究、生命科學基礎研究及藥物研發等領域發揮重要作用。


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