多尺度的光声显微镜用于癌细胞及实体瘤成像

多尺度显微成像系统(M-PAM)被发展,并被用于成像从癌细胞到实体肿瘤的多尺度生物结构.该装置由二维运动平台,扫描振镜,物镜,聚焦超声换能器组成,其横向分辨率达到3 μm.结果显示该系统可以对体外培养黑色素瘤细胞与体内的黑色素瘤进行无标记成像.基于具有靶向性的探针,M-PAM系统可以对体外培养的U87-MG肿瘤细胞以及体内U87-MG实体肿瘤进行成像.综上所述,M-PAM系统将是研究肿瘤的有力工具.     

全反式维甲酸对U87-MG细胞裸鼠皮下移植瘤模型中血管生成拟态的影响

目的:明确全反式维甲酸对人恶性脑胶质瘤U87-MG细胞体内血管拟态形成的影响。方法:体外培养U87-MG细胞,并建立裸鼠皮下移植瘤模型,利用全反式维甲酸进行干预,检测荷瘤裸鼠肿瘤生长情况;利用HE染色对肿瘤组织进行细胞形态学观察;利用CD34-PAS双染法观察肿瘤血管拟态的形成情况。结果:U87-MG细胞在裸鼠体内成功荷瘤并出现血管拟态;全反式维甲酸显著抑制了U87-MG细胞实体瘤的生长和血管拟态的形成。结论:全反式维甲酸具有显著的抗肿瘤能力,其作用机制与血管拟态形成相关。     

NDRG2对胶质瘤U87-MG细胞组蛋白乙酰化的影响及机制研究

目的:探讨NDRG2对胶质瘤U87-MG细胞组蛋白乙酰化的影响,从代谢组学角度明确其抑癌机制,为胶质瘤治疗提供新思路。方法:利用慢病毒介导的外源性NDRG2基因在胶质瘤U87-MG细胞株中过表达,并采用MTT检测其对胶质瘤U87-MG细胞增殖的影响,采用Western blot技术研究其对胶质瘤U87-MG细胞组蛋白乙酰化及AKT-ACLY通路磷酸化状态的影响,并使用酶联反应检测胞内乙酰辅酶A的水平。结果:NDRG2在胶质瘤U87-MG细胞中外源过表达可降低AKT及下游分子ACLY的磷酸化水平,减少胞内乙酰辅酶A的合成,抑制组蛋白乙酰化。结论:NDRG2可能通过抑制AKT通路,减少组蛋白乙酰化,进而抑制胶质瘤U87-MG细胞增殖。     

纤黏连蛋白重组多肽CH50抑制黑色素瘤MMP-2和MMP-9表达、激活的研究

目的 研究纤黏连蛋白重组多肽CH50对黑色素瘤B16细胞侵袭能力的影响,探讨CH50多肽抑制肿瘤生长、侵袭的机制。方法 体外培养小鼠黑色素瘤B16细胞、小鼠腿部皮下注射B16细胞建立肿瘤动物模型。采用明胶电泳法检测B16细胞和黑色素瘤组织中基质金属蛋白酶MMP-2和MMP-9的表达和激活;以CH50多肽体外处理B16细胞或体内表达CH50,观察CH50下调MMPs表达以及对肿瘤细胞侵袭能力的抑制作用。结果 B16细胞在体外培养条件下主要表达MMP-2,而在肿瘤微环境中则同时表达MMP-2和MMP-9。肿瘤组织中MMPs的表达明显高于体外培养B16细胞。CH50多肽对体外培养B16细胞的MMPs表达和激活无明显抑制作用,但处理后的B16细胞进入体内后表达MMPs的能力受到明显抑制。体内转染表达的CHSO多肽亦可明显抑制肿瘤表达MMPs、并抑制肿瘤侵袭能力。结论 纤黏连蛋白重组多肽CHSO可以抑制肿瘤微环境中基质金属蛋白酶MMP-2和MMP-9的表达和激活,从而抑制黑色素瘤生长及侵袭能力。     

近红外标记的维甲酸类造影剂用于骨肉瘤成像的研究

目的：开发一种具有＂找寻、治疗、可视＂功能的生物造影剂。方法：采用化学合成的方法得到近红外标记的维甲酸类造影剂,并进行骨肉瘤细胞的体外结合试验;皮下接种裸鼠,构建骨肉瘤的异种移植模型,持续10d对裸鼠进行体内光学成像,观察药物在体内的重新分布,并最终用免疫组织化学法对成像结果进行验证。结果：体外细胞结合试验证明,合成的维甲酸造影剂可以很好的与人的骨肉瘤细胞相结合,进而内化。近红外光学成像表明,该造影剂可用于骨肉瘤的早期和晚期诊断。全身成像显示了在肿瘤和肝脏的高信号强度。正电子发射断层显像（PET）显示肿瘤部位具有较高水平的18F-FDG代谢。剂量增加反应和毒性试验表明,高剂量的维甲酸造影剂必然与其全身毒性息息相关。免疫组化染色显示,发光组织中肿瘤细胞呈阳性。结论：合成的近红外标记的维甲酸造影剂可以用于检测人类骨肿瘤的异种移植,实现个体化分子诊疗的同时减少全身毒性。     

近红外标记的维甲酸类造影剂用于骨肉瘤成像的研究

目的:开发一种具有"找寻、治疗、可视"功能的生物造影剂。方法:采用化学合成的方法得到近红外标记的维甲酸类造影剂,并进行骨肉瘤细胞的体外结合试验;皮下接种裸鼠,构建骨肉瘤的异种移植模型,持续10d对裸鼠进行体内光学成像,观察药物在体内的重新分布,并最终用免疫组织化学法对成像结果进行验证。结果:体外细胞结合试验证明,合成的维甲酸造影剂可以很好的与人的骨肉瘤细胞相结合,进而内化。近红外光学成像表明,该造影剂可用于骨肉瘤的早期和晚期诊断。全身成像显示了在肿瘤和肝脏的高信号强度。正电子发射断层显像(PET)显示肿瘤部位具有较高水平的18F-FDG代谢。剂量增加反应和毒性试验表明,高剂量的维甲酸造影剂必然与其全身毒性息息相关。免疫组化染色显示,发光组织中肿瘤细胞呈阳性。结论:合成的近红外标记的维甲酸造影剂可以用于检测人类骨肿瘤的异种移植,实现个体化分子诊疗的同时减少全身毒性。     

自发光学信号成像系统在生物成像中的发展与应用

自发光学信号成像系统是近年来比较新颖的一项用于活体生物的基因或细胞活动的微观检测的光学技术,具有直观、操作简便以及分辨率高的特点。该技术主要分为生物发光成像技术和荧光成像技术,目前主要用于测定活体动物体内的细胞以及分子的活动或变化情况。由于该技术能够对动物体内的微观形态的变化进行精确的捕捉,对于癌症、基因表达、肿瘤以及其他病变均具有较好的监测作用。在本文中,将就自发光学信号成像系统在生物成像中的发展与应用进行详细的阐述。     

UMSCs对U87MG细胞增殖的影响

目的：通过对研究脐带间充质干细胞（Umbilical cord mesenchymalstellcells,UCMSCs）与人恶性胶质母细胞瘤细胞U87MG细胞（U87 Malignant glioma cells）体外共培养,模拟肿瘤生长的内环境,以及其对U87MG细胞增值作用的影响及肿瘤细胞与间充质干细胞的共培养方法。方法：提取人脐带间充质干细胞进行体外培养、扩增,用MTT法测定uMSCS上清液对U87MG的影响,用瑞士染色法检测U87MG形态学变化。结果：MTT比色法结果显示UMSCS对U87MG有抑制作用。96小时培养后1：8、1：4、1：2及未稀释的UMSCs上清液对u87MG的抑制率分别为17％,24％,37．2％及46．4％,u87MG细胞形态亦随着培养时间的延长由多角形变为梭形,突起消失,细胞间骨架结构断裂。结论：通过对共培养前后U87MG与UMSCs共培养后形态学变化、生长曲线变化及对生长周期的影响作用的观察分析,得出UMSCs及其上清液对U87MG有抑制作用,而且呈时间及浓度依赖性。     

肿瘤干细胞标记分子CD133在胶质瘤细胞U87中的稳定表达

目的：在体外胶质瘤U87细胞中稳定表达肿瘤干细胞标记分子CD133。方法：通过脂质体介导将表达载体质粒CD133-1／pCR3．1-Uni转染U87细胞,G418筛选稳定表达抗性的细胞株;用细胞免疫荧光染色鉴定表达CD133分子的U87细胞。结果：转染CD133表达载体的U87细胞可以被CD133单抗识别,而转染空载体的U87细胞免疫染色结果为阴性,表明CD133分子在U87细胞中稳定表达。结论：U87细胞稳定表达CD133分子,为体内外分析CD133阳性U87细胞特性奠定了基础：U87CD133阳性细胞可以作为免疫组化或流式细胞术等检测其他肿瘤干细胞CD133表达的阳性对照细胞。     

活体动物体内光学成像技术的研究进展

生物发光和荧光成像作为近年来新兴的活体动物体内光学成像技术,以其操作简便及直观性成为研究小动物活体成像的一种理想方法,在生命科学研究中得以不断发展。利用这种成像技术,可以直接实时观察标记的基因及细胞在活体动物体内的活动及反应。利用光学标记的转基因动物模型可以研究疾病的发生发展过程,进行药物研究及筛选等。本文综述了现有活体动物体内光学成像技术的原理、应用领域及发展前景,比较了生物发光与几种荧光技术的不同特点和应用。     

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。     

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...     

抗人精子蛋白17磁性纳米探针靶向的卵巢癌体内外磁共振成像

用MRI(magnetic resonance imaging)技术探索连接抗人精子蛋白17单克隆抗体(anti-Sp17 mAb)的磁性纳米探针对体外培养及动物体内Sp17+卵巢癌的靶向性。将anti-Sp17mAb连接到表面包覆壳聚糖的超顺磁性氧化铁纳米颗粒上,制成磁性纳米探针anti-Sp17-MNP,用作MRI阴性对比剂。将磁性纳米探针与Sp17+和Sp17-培养的肿瘤细胞共育,进行一系列体外磁共振成像实验。荷瘤小鼠尾静脉注射磁性纳米颗粒,用7T磁共振仪在体成像,观察肿瘤部位的信号变化,并用普鲁士蓝染色肿瘤组织切片,观察有无铁粒子聚集。体外MRI数据显示,anti-Sp17-MNP与细胞靶向结合,并与细胞共育2 h后,Sp17+HO-8910的T2*信号强度比Sp17-HepG2低2倍;anti-Sp17-MNP对肿瘤细胞的靶向作用可被重组人Sp17阻断。7T磁共振仪对动物在体肿瘤成像结果显示,感兴趣区因磁性纳米探针靶向聚集而导致信号降低,并经组织切片普鲁士蓝染色证实。本研究结果表明,用anti-Sp17抗体和新的合成路线制备的纳米探针具有用作MR对比剂进行分子成像的潜能。     

痂囊腔菌素A对动物实体肿瘤的光动力治疗

从生物学角度研究了痂囊腔菌素A（EA）对黑色素瘤B-16实体肿瘤的光敏生物活性,实验结果显示,EA对黑色素瘤B-16实体肿瘤生长具有良好的抑制、杀伤效果,表明EA具有光敏抗肿瘤活性。     

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。     

全光学光声/OCT双模态成像系统及其应用

本文提出了一种新型的全光学光声/OCT双模态成像系统。该系统利用同一个低相干迈克尔逊干涉仪即可实现非接触式光声成像和OCT于一体,系统装置结构简单,可同时获取生物组织的吸收与散射结构信息。通过模拟实验证明了该双模态成像系统的可行性及成像能力,并对活体小鼠耳朵同时进行光声/OCT成像测试,实验结果表明非接触式光声/OCT双模态成像系统可以实现生物组织内的微血管及散射结构的高分辨率成像。进一步地,我们将光声/OCT双模态成像系统应用于基底细胞癌的检测中,获得了初步的研究结果,表明了该系统在皮肤肿瘤诊断中的具有潜在的应用价值。     

细胞内 NO 的荧光成像

NO是一种具有重要生物学意义的信息分子,在体内具有广泛的生物学特征。但由于NO的自由基性质,使得在活细胞中对低浓度、低寿命的NO实时监测异常困难。为了进一步了解NO在神经、免疫、血管和消化等多种系统中的生理功能,高度专一性的、高灵敏的荧光探针结合激光扫描共聚焦显微镜对活细胞中的NO进行实时、连续的成像已被广泛研究。该综述了近年来NO荧光探针的发展及其在生物成像中的应用。     

窄等离子体吸收谱线宽度的纳米金锥用于光声成像

无损光声成像技术结合了纯光学成像高选择特性和纯超声成像中深穿透特性的优点,克服了光散射限制,实现了对活体深层组织的高分辨、高对比度成像。该成像技术对内源物质例如脱氧血红蛋白、含氧血红蛋白、黑色素、脂质等进行成像,提供了活体生物组织结构和功能信息,已经在生物医学领域表现出巨大的应用前景。然而,很多与病理过程相关的特征分子的光吸收能力较弱,在活体环境中难以被光声成像系统所识别,从而限制了光声成像技术的应用范围。基于功能纳米探针的光声成像-光声分子成像极大拓展光声成像的应用范围,可以在活体层面对病理过程进行分子水平的定性和定量研究,将为实现目标疾病的早期诊断提供强大的技术支持。本文发展在近红外具有窄吸收线宽(半高宽仅为60 nm)的纳米金锥作为新型的光声探针。通过选择不同径长比的纳米金锥,可以任意调节纳米金锥的吸收峰。通过调谐激光器的波长,可实现对不同吸收峰纳米金锥的选择性激发。纳米金锥将有可能用于多光谱光声成像,实现对不同靶标的目标分子探测。     

小动物活体光学三维成像系统及其对乳腺癌的定量分析

乳腺癌具有高转移率。使用小动物活体成像技术对乳腺癌的生长及转移情况实时监测定量分析可以帮助了解疾病机制及进行药物研究。二维成像对光学信号的定位与定量是相对的。随着计算机技术的进步,可以实现对采集的图像进行三维重建,精准量化光学信号,获得空间分布的三维信息。IVIS Spectrum小动物活体光学三维成像系统同时具有高灵敏的生物发光、荧光、切伦科夫辐射二维成像及三维扫描重建功能,是小动物活体光学成像的顶级系统。本文对人乳腺癌细胞（MDA-MB-231）进行慢病毒感染,在体外稳定表达荧光素酶后,选取重度联合免疫缺陷（SCID）小鼠进行原位乳腺癌模型的建立,通过IVIS Spectrum小动物活体光学三维成像系统对小鼠进行生物发光二维成像,无创观测肿瘤的生长及转移情况。本文的创新点是利用生物发光成像断层扫描技术对小鼠模型进行定量三维成像,使用系统自带的算法直接进行三维重建,同时结合鲸鱼优化算法（WOA）优化后的三维卷积的深度编码器-解码器的网络模型进行重建。通过CT图像验证两者的重建效果,得到肿瘤的深度信息,实现对乳腺癌的精准定量分析。     

基于直线电机连续-步进运动的快速光声显微成像系统

报道了一种利用直线电机连续-步进的扫描方式进行光声显微成像的系统,该系统在运动时走弓字型路线,其中直线电机在X轴方向上连续运动,在Y轴方向上以步进的方式运动,采集卡只在X轴电机运动的过程中连续采集。该成像系统较之前振镜扫描的方式扫描的范围更大,可达到厘米尺度范围内的生物组织光声成像;较之前的步进电机逐点扫描的方式扫描速度明显提高。同时本文采用电机带动光和超声换能器一同扫描的方式,较光和超声换能器不动电机带动样品扫描的方式更灵活。另外利用包埋碳丝的模拟样品和在体小鼠耳朵血管来验证系统的成像能力。实验结果表明,这种快速光声显微成像方法及其系统可以实现在体组织的高分辨率成像,有望成为一种无创、实时的光声显微镜应用于生物医学当中。