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Revvity小動物活體光學成像技術已在生命科學基礎研究、臨床前醫學研究及 藥物研發等領域得到廣泛應用。在眾多應用領域中，心血管疾病是目前研究的熱點領域之 一。常用于心血管研究的光學標記方法包括：1.利用熒光蟲熒光素酶（FireflyLuciferase） 或熒光蛋白作為報告基因，通過標記特定基因而研究心血管疾病相關基因在心血管疾病中 的作用；2.通過外源注射功能性熒光探針，觀測心血管疾病發展過程中的分子變化。應用 小動物活體光學成像技術進行心血管疾病研究主要集中在三個方面：1.應用生物發光技 術，研究細胞治療心血管疾病效果；2. 應用功能性熒光探針，了解疾病發展的分子機理 和藥物治療心血管疾病的效果；3.心血管疾病相關基因的作用及其治療。下面將對一些具 體實例進行闡述：
一．應用生物發光技術，研究細胞治療心血管疾病效果
通過細胞示蹤，可以了解細胞在心臟的分布并且了解心臟的調控機制。新型的報 告基因（triple-fusion，TF）包括螢火蟲熒光素酶，單體紅色熒光蛋白和縮短的胸苷激酶。 TF 報告基因體外轉染鼠胚胎干細胞，然后注射胚胎干細胞到裸鼠心肌層。Revvity的 IVIS成像系統顯示的生物發光成像和正電子發射層斷成像（PET）有很強的相關性，并 且能夠監測移植后胚胎干細胞存活，增殖和遷移（下圖）。
上圖：移植含有TF報告基因的胚胎干細胞到無胸腺的裸大鼠心臟。使用生物發光（a，上圖）和PET（a， 下圖）縱向監測胚胎干細胞在心臟內移植后的存活和增殖。（b &c），定量分析生物發光和PET成像的強 度，之間有很強的關聯性。
二．應用功能性熒光探針，了解疾病發展的分子機理和藥物治療心血管 疾病效果
血管疾病發展過程中伴隨著分子表達的改變，比如基質金屬蛋白酶的表達特異性升 高，因此通過觀測體內分子的改變能夠判斷心血管疾病的發展和治療效果。研究發現基質 金屬蛋白酶 (Metalloproteinases, MMPs) 在動脈粥樣硬化中高度聚集，應用 Revvity的 MMPSense 探針并通過IVIS Spectrum 儀器成像顯示人動脈粥樣硬化中金屬蛋白酶的活性。 下圖說明，應用MMPSense探針能夠檢測人頸動脈內膜切除手術的動脈粥樣硬化斑塊。
在apoE?/? 心血管疾病小鼠模型中，大動脈根的組織蛋白酶活性（ProteaseSensor， PS）升高（左下圖）。使用Revvity的Prosense，IntergrinSense 和 CatBFast 探 針分別對心 血管疾病中大動脈根的組織蛋白酶和整聯蛋白αvβ3 活性進行觀測。如右下圖 所示，活體 和體外組織的成像結果相一致（使用Revvity的FMT小動物活體熒光斷層 成像系統。
Atorvastatin（阿托伐他汀）可以降低炎癥性單核細胞的募集和血管細胞粘附分子 的表達，而且斑塊的組織蛋白酶主要來源自于炎癥性單核細胞和血管細胞。如下圖所示， Revvity的FMT小動物活體熒光斷層成像系統顯示出Atorvastatin能有效治療 apoE?/? 心血管疾病小鼠模型。通過Atorvastatin治療后，主根動脈的組織蛋白酶活性下 降。
三．心血管疾病相關基因的作用及其治療
利用小動物活體光學成像，能夠研究在活體動物水平上心血管疾病相關基因在其 發展過程中的作用。利用生物發光技術進行心血管疾病相關基因的研究，主要用基因-熒 光素酶的共表達載體，通過熒光素酶產生的生物發光信號反映該基因的表達情況，研究 該基因的相關作用。
NF-κB是細胞核內的轉錄因子，能被炎癥性的細胞因子(TNF, IL-1β, IL-6, IL-8)激 活。下圖所示，科研人員使用熒光素酶NF-κB轉基因小鼠研究心肌梗塞，冠狀動脈結扎 小鼠(Myocardial infarction)中的NF-κB基因表達水平相對于假性手術處理的對照小鼠 (Sham)顯著升高。研究表明NF-κB基因在心肌梗塞的發展中起了重要的作用。
使用NF-κB轉基因小鼠進行同種異體血管化心臟移植的研究。Revvity的IVIS 成 像系統顯示野生型 Balb/c 心臟同種異種移植到螢火蟲熒光素酶標記 NF-κB 轉基因 C57BL/6 小鼠，NF-κB 的基因表達水平 明顯提高，說明NF-κB在同種異體移植中被激活 (下圖 A)。CD154 抗體（MR1）治療可以 有效地提高同種異體血管化心臟移植后受體小 鼠的耐受性和存活率，并且抑制NF-κB基因 表達水平。然而服用CpGDNA結合Toll樣 受體9，提高NF-κB表達水平并且抑制CD154 抗體治療效果（下圖B）。
熒光素酶標記的低氧報告基因載體系統（Doubleoxygen-sensingvectorsystem, DOSVS）心肌內注射到小鼠心臟。通過間斷性缺氧實驗，研究人員使用 Revvity的IVIS 成像系統觀 測低氧報告基因表達的變換。下圖所示在心臟缺氧（On）情況下，低氧報告 基因表達升 高；然而在常氧條件（Off）下，低氧報告基因表達下降。實驗證明低氧報告 基因可以用來 監測心臟缺氧或者局部缺血的產生和發展。
