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小動物活體光學成像技術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，該 技術通過采用生物發光與熒光探針標記研究對象，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。

小動物活體光學成像目前已廣泛應用于生物藥劑學及藥物動力學相關研究：以藥物為直接觀測對象，借助熒光探針直接標記藥物 本身，通過追蹤熒光信號而反映藥物在體內的分布、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驗中， 可以利用熒光染料通過化學鍵的結合標記目標抗體或多肽，經尾靜脈注射后，利用小動物活體光學成像系統觀測藥物的腫瘤靶向性， 舉例如下：

上圖：利用VivoTag 645熒光染料標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，腫瘤本身已通過 熒光素酶標記，通過活體生物發光成像可以對腫瘤進行定位，通過活體熒光成像技術可以觀測不同時間點藥物對腫瘤的靶向情況，借助熒光三維成像 還可以對腫瘤內藥物熒光信號進行精確定量分析，實驗表明曲妥珠單抗對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，了解不同時間點藥物在動物體各個器官的分布及最終代謝情況同樣，借助最新的小動物活體熒 光斷層成像技術可以很好地滿足此類應用需求。RevvityIVISSpectrum或FMT活體成像系統，能夠對熒光標記的藥物在深層器官的分布 進行斷層掃描及三維重建，獲得真實準確的三維定量數據，進而對藥物的體內分布代謝情況作出正確分析。舉例如下：

借助靈敏度的EMCCD相機對微弱信號進行增益放大，可縮短成像曝光時間并實現快速動態成像，該技術可用于對藥物的在體分 布進行實時成像觀測。舉例如下：

在對小分子藥物進行在體分布研究時，同位素標記被視為金標準。原因是用相對大分子量的熒光染料標記小分子藥物時，熒光染 料本身可能會對小分子藥物在體內的分布和代謝產生影響。借助高靈敏度的小動物活體成像系統，可采集放射性同位素產生的切倫科 夫（Cerenkov）光信號，即帶電粒子在某特定介質中以超過光在該介質中的相速度運動時產生藍光的現象，通過放射性同位素標記的 藥物產生的切倫科夫光信號可以對藥物的在體分布進行觀測。舉例如下：

上圖：基于切倫科夫成像原理，使用Revvity IVIS成像系統結合18F-FDG放射性探針觀測腫瘤，同時對探針的在體分布進行連續監測和定量。

正電子發射斷層顯像（Positron Emission Tomography, PET）技術是近年來核醫學診斷技術和醫學影像技術的重大突破，該技術利 用正電子核素標記的放射性藥物，在生理條件下檢測標記藥物及其代謝物在活體內的空間分布、含量及其時間變化，從而在分子水平 上反映活體內的病理生理變化。小動物PET是進行動物模型研究的強有力工具，可提供生物分布、藥代動力學等多方面的豐富信息。小 動物PET成像系統已經成為轉化醫學和藥物研究的的重要工具。 18F-FDG是最常見的研究腫瘤發生發展的一種可靠、有效的放射性探針。通過利用 18F-FDG 及小動物PET成像系統，能夠快速檢測 腫瘤中葡萄糖代謝水平的變化，從而了解腫瘤的發生發展及治療效果。這種成像及分析技術是進行臨床前腫瘤研究及新藥研發的有利 工具。舉例如下：

治療性抗體作為一種具有優勢的生物靶向治療藥物，已成為目前全球藥物研發的熱點。截止到2013年2月，已有34個治療性抗 體獲得美國FDA批準上市，用于各種疾病的治療。抗體免疫PET成像是一種靈敏、非侵入性的分子表征方法，可用于指導診斷、預后、 治療方案的選擇和癌癥治療的監測。此類放射性標記的抗體、雙抗體和微抗體通常用64Cu、89Zr 和124I標記。小動物PET成像系統能非 常便捷地應用于抗體藥物在體內的靶向、分布及代謝研究。舉例如下：

小動物PET成像技術在神經疾病相關的藥物代謝動力學的研究過程中發揮著重要的作用。例如18F-Fallypride 可用于進行多巴胺 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退行性疾病和相關藥物研發提供重要的信息。

上圖：利用小動物PET成像系統系統對小鼠體 內的18F-Fallypride的在體分布進行研究。