动物活体成像生物发光稳定细胞株的构建

目的:构建组成型表达萤光素酶基因的载体,建立稳定高表达萤光素酶的MCF-7乳腺癌细胞株,检测其对细胞增殖的影响及在传代后的表达效果.方法:以载体pGIA.20为模板,PCR扩增萤火虫萤光素酶基因,将其克隆到载体pIRESpuro2上,将获得的pIRESpuro2-Luc经酶切和测序验证后,转染293T、MCF-7及ZR...     

活体生物发光成像技术及其在病毒感染研究中的应用

生物发光是动物活体光学成像技术之一,因其反应灵敏、操作简单、数据精确,而被广泛地应用于生命科学研究多个领域,观测活体动物体内病毒复制、肿瘤生长等生命过程.生物发光技术采用荧光素酶基因标记细胞或病毒,与外源注射的底物荧光素发生反应,在冷CCD成像系统下显像并进行数据记录、分析.本文简要介绍活体生物发光成像这一新技术的原理...     

利用萤光素酶标记的肿瘤细胞建立肝癌原位移植模型及其活体成像

目的：利用生物发光成像技术非侵入性地监测活体裸鼠原位肝癌发展过程。方法：将包含有萤火虫萤光素酶基因的pCI-neo-Luc载体转染人肝癌HepG2细胞系,筛选获得具有高萤光素酶活性的细胞克隆;利用流式细胞仪对萤光素酶表达的稳定性进行初步研究,并分析细胞的生物发光情况;持续表达萤光素酶的肿瘤细胞培养扩增后被植入裸鼠皮下,2周后以形成的异体瘤作为供体瘤,进行肝脏原位移植手术;对建立的肝癌原位移植模型,用影像学资料显示肿瘤部位,用IVIS成像系统动态监测肿瘤生长情况。结果：体外影像的结果显示,表达萤光素酶细胞的数量与发光强度呈正相关;活体成像的结果显示。成功地建立了萤光素酶标记的原位肝癌动物模型。结论：生物发光成像可以监测活体内肝癌演进过程,为抗肿瘤药物的筛选和评价提供了新的手段和工具。     

活体生物发光与荧光成像技术在干细胞研究中的应用

活体生物发光与荧光成像技术是近年发展起来的新兴技术,以其操作简便、灵敏度高、创伤性小在生命科学研究中有着较大的优势,目前已被广泛应用于基因标记、细胞凋亡、免疫细胞研究、肿瘤转移等诸多领域,尤其在新兴的干细胞研究方面更是发挥着不可替代的作用。综述了活体生物发光与荧光成像技术的原理、优势、应用范围及发展前景,特别对近年来该技术在胚胎干细胞的肝向分化、人造血干细胞重建小鼠造血系统、神经祖细胞治疗中枢神经系统肿瘤等方面的应用做了详细介绍。     

生物发光及化学发光在生物医学领域中应用的进展

生物发光和化学发光在生物医学领域内的应用主要包括细胞学检测,分子生物学、卫生学检测,生物传感器、脂质过氧化检测和药物筛选等六个方面,其中细胞学检测主要是利用细胞内ＡＴＰ导致的虫荧光素酶发光进行活细胞计数,目前已实现快速、动态、单细胞分析;同时发现了一些新的与生物或化学发光有关的细胞学指标。分子生物学领域内的应用主要为报告基因和分子杂交,近年来又有人推出了生物发光实时ＤＮＡ测序技术。卫生学检测则主要     

基于裂解酶与ATP生物发光法特异定量检测炭疽杆菌方法的研究简

目的：原核表达炭疽杆菌噬菌体叮裂解酶（PlyG）和萤光素酶（Luc）,结合这2种酶建立特异定量检测炭疽杆菌的方法。方法：PCR扩增得到带有His标签的裂解酶基因和萤光素酶基因,构建重组表达载体pET22b-p@G和DET22b-luc,转化至大肠杆菌BL21（DE3）并诱导表达,过镍柱纯化得到目的蛋白;利用裂解酶裂解和ATP生物发光定量检测蜡样芽孢杆菌RSVFl,与平板计数法对比建立线性关系。结果：表达了炭疽杆菌噬菌体γ裂解酶和萤光素酶,并建立了特异定量检测蜡样芽孢杆菌RSVF1的方法,与平板计数方法具有显著的线性相关。结论：因炭疽杆菌与蜡样芽孢杆菌RSVF1均对PlyG具有较强的敏感性,故本研究所建立的将炭疽杆菌噬菌体γ裂解酶与萤光素一萤光素酶系统相结合的检测方法对现场或临床定性定量检测炭疽杆菌提供了理论支持,具有良好的应用前景。     

生物光学成像技术在干细胞应用中的研究进展

干细胞目前已应用在多种疾病的治疗中,前景十分广阔,但干细胞存活、分布和迁移等具体机制仍未明确,需要通过长期有效、无副作用的干细胞示踪技术进一步研究.生物光学成像(OI)技术与干细胞相结合,操作简单、成像直观,并有高灵敏度和高特异性,可以实时、无创监测干细胞在动物活体内的生物学活动.本文就OI示踪技术的原理及其在干细胞应...     

萤光素酶报告基因在病毒学研究中的应用

萤光素酶是一类在氧气存在下能催化其底物特异性发光的酶,检出灵敏度高、特异性强。萤光素酶催化底物发光因无须外源光的激发,避免了非特异性干扰,具有其他报告基因不可替代的优势。萤光素酶基因作为报告基因已成为医学科学研究领域的重要标记工具,具有良好的应用前景。我们简要综述了萤光素酶报告基因在病毒学研究中的应用进展。     

高光谱成像技术在生物医学中的应用

高光谱成像技术是传统成像与光谱技术相结合的一门新技术,其可同时获得被测物体的空间特征与光谱信息,以实现对物质特性的研究。本文介绍了高光谱成像技术的基本原理、系统的基本构成及特点,总结和阐述了近年来高光谱成像技术在生物医学领域的发展,以及其在疾病诊断中的应用。     

FPGA技术在生物医学成像中的研究进展

数字图像处理技术和微电子集成电路的飞速发展,使实时动态生物医学成像成为可能.生物医学动态成像的关键是高的通讯带宽和快速的数据处理能力,FPGA (field programmable gate array)即现场可编程逻辑门阵列,为数字图像实时处理系统在算法、系统结构上提供了新的思路与方法.文中首先简单介绍FPGA的概念、特点及其发展历程,详细对比FPGA与通用处理器之间的性能指标,然后重点介绍常规生物医疗成像技术原理和FPGA在医疗领域高速成像技术方面的研究和应用情况,最后对FPGA在实时成像方面进行总结和展望.     

活体动物体内光学成像技术的研究进展及其应用

活体动物体内光学成像是利用基因改构进行内源性成像试剂或外源性成像试剂标记细胞、蛋白或DNA，从而非侵入性地报告小动物体内的特定生物学事件的技术。活体成像可以直观灵敏地监测基因的表达模式、标记和示踪细胞、探讨蛋白间的相互作用，因而这一技术被广泛地用于分析基因的表达模式、评价基因治疗效果、评估肿瘤的发生和转移、监测移植器官等。简要综述了现有活体动物体内光学成像技术的基本原理、技术进展和相关应用。     

基于双荧光系统的HepG2肝细胞癌原位移植裸鼠模型建立及活体荧光成像动态定量分析

目的:建立一种可以实时、定量、动态监测的肝细胞癌原位移植模型,并利用活体荧光成像系统对裸鼠体内原位肝细胞癌生长进行分析。方法:利用慢病毒包装系统包装pCDH-GFP-Luc质粒,将绿色荧光蛋白(GFP)和萤光素酶(Luc)基因通过病毒感染的方式整合到HepG2肝癌细胞染色体中,利用流式细胞术分选GFP+细胞,扩增培养后,将该细胞注射到裸鼠皮下进行成瘤,成瘤后分离肿瘤组织接种裸鼠肝脏,将造模成功的裸鼠分为对照组和治疗组,分别灌胃给与0.5%羧甲基纤维素钠(CMC-Na)和50 mg/kg索拉非尼,2/d,连续28 d,每7 d利用活体荧光成像系统观察肝癌细胞在对照组和治疗组裸鼠肝脏内的生长情况。实验结束后,分离裸鼠肝脏肿瘤,拍照称重。结果:建立了稳定表达双荧光的人肝癌细胞系HepG2-GFP-Luc,体外发光强度与表达萤光素酶的细胞数量呈正相关(R2=0.9945);建立了肝细胞癌原位移植活体荧光成像模型,对照组和治疗组肝脏内肿瘤细胞荧光强度随时间的延长逐渐增加,治疗组荧光强度明显低于对照组。定量分析结果显示,在第24、31和38 d,治疗组荧光总光子数值显著低于对照组;治疗组平均瘤重显著低于对照组。结论:建立了一种肝细胞癌原位移植荧光成像模型,可通过活体成像系统对肿瘤大小进行动态定量分析,为抗肝癌药物的药效学评价提供了实时定量分析动物模型。     

小动物活体成像技术的应用

小动物活体成像技术在国内外得到越来越多的普及应用,极大地促进了生命科学特别是肿瘤研究的发展。本文就小动物活体成像技术的原理、标记方法和实际应用做简单介绍。     

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

Our understanding of how and when breast cancer cells transit from established primary tumors to metastatic sites has increased at an exceptional rate since the advent of in vivo bioluminescent imaging technologies ^1-3. Indeed, the ability to locate and quantify tumor growth longitudinally in a single cohort of animals to completion of the study as opposed to sacrificing individual groups of animals at specific assay times has revolutionized how researchers investigate breast cancer metastasis. Unfortunately, current methodologies preclude the real-time assessment of critical changes that transpire in cell signaling systems as breast cancer cells (i) evolve within primary tumors, (ii) disseminate throughout the body, and (iii) reinitiate proliferative programs at sites of a metastatic lesion. However, recent advancements in bioluminescent imaging now make it possible to simultaneously quantify specific spatiotemporal changes in gene expression as a function of tumor development and metastatic progression via the use of dual substrate luminescence reactions. To do so, researchers take advantage for two light-producing luciferase enzymes isolated from the firefly (Photinus pyralis) and sea pansy (Renilla reniformis), both of which react to mutually exclusive substrates that previously facilitated their wide-spread use in in vitro cell-based reporter gene assays ⁴. Here we demonstrate the in vivo utility of these two enzymes such that one luminescence reaction specifically marks the size and location of a developing tumor, while the second luminescent reaction serves as a means to visualize the activation status of specific signaling systems during distinct stages of tumor and metastasis development. Thus, the objectives of this study are two-fold. First, we will describe the steps necessary to construct dual bioluminescent reporter cell lines, as well as those needed to facilitate their use in visualizing the spatiotemporal regulation of gene expression during specific steps of the metastatic cascade. Using the 4T1 model of breast cancer metastasis, we show that the in vivo activity of a synthetic Smad Binding Element (SBE) promoter was decreased dramatically in pulmonary metastasis as compared to that measured in the primary tumor ^4-6. Recently, breast cancer metastasis was shown to be regulated by changes within the primary tumor microenvironment and reactive stroma, including those occurring in fibroblasts and infiltrating immune cells ^7-9. Thus, our second objective will be to demonstrate the utility of dual bioluminescent techniques in monitoring the growth and localization of two unique cell populations harbored within a single animal during breast cancer growth and metastasis.     

Construction of In Vivo Fluorescent Imaging of Echinococcus granulosus in a Mouse Model

Human hydatid disease (cystic echinococcosis, CE) is a chronic parasitic infection caused by the larval stage of the cestode Echinococcus granulosus. As the disease mainly affects the liver, approximately 70% of all identified CE cases are detected in this organ. Optical molecular imaging (OMI), a noninvasive imaging technique, has never been used in vivo with the specific molecular markers of CE. Thus, we aimed to construct an in vivo fluorescent imaging mouse model of CE to locate and quantify the presence of the parasites within the liver noninvasively. Drug-treated protoscolices were monitored after marking by JC-1 dye in in vitro and in vivo studies. This work describes for the first time the successful construction of an in vivo model of E. granulosus in a small living experimental animal to achieve dynamic monitoring and observation of multiple time points of the infection course. Using this model, we quantified and analyzed labeled protoscolices based on the intensities of their red and green fluorescence. Interestingly, the ratio of red to green fluorescence intensity not only revealed the location of protoscolices but also determined the viability of the parasites in vivo and in vivo tests. The noninvasive imaging model proposed in this work will be further studied for long-term detection and observation and may potentially be widely utilized in susceptibility testing and therapeutic effect evaluation.     

利用非侵入性光学成像技术监测在体肿瘤的生长

利用电穿孔技术将gfp表达质粒转染于SP2／0细胞,通过G418筛选获得稳定表达GFP的小鼠骨髓瘤细胞株SP2／0—GFP细胞。将稳定的转化细胞移植于同系BALB／c小鼠后腿、耳部皮下及腹腔成瘤,每隔一天对小鼠肿瘤成像,跟踪肿瘤的生长过程。结果表明,探测到的GFP荧光强度和发光范围与肿瘤的生长或消亡相关,从而证明可以利用GFP作为肿瘤细胞的标记,结合光学成像技术,对肿瘤生长过程实时追踪。