關于活體成像系統常見問題解答
1. 關于小動物活體成像技術的起源與發展
活體動物體內光學成像主要采用生物發光與熒光兩種技術。生物發光是用熒光素酶基因標記細胞或DNA,而熒光技術則采用熒光報告基團(GFP、RFP,
Cy5及Cy7等)進行標記。該技術最初是由美國斯坦福大學的科學家采用了世界上最優秀的高性能CCD研發與生產制造商最新研發的背部薄化、背照射冷CCD,配合密閉性非常好的暗箱,使得直接監控活體生物體內的細胞活動和基因行為成為現實。科學家借此可以觀測活體動物體內腫瘤的生長及轉移、感染性疾病發展過程、特定基因的表達等生物學過程。所以說該技術是伴隨著背部薄化、背照射冷CCD的產生而產生,并隨著該CCD技術的發展而發展。由于具有更高量子效率CCD的問世,使活體動物體內光學成像技術具有越來越高的靈敏度,對腫瘤微小轉移灶的檢測靈敏度極高。在該技術誕生后的5、6年間,科學家借此取得了大量的科學成果,發表了幾百篇文獻資料,大部分都是應用以背部薄化、背照射冷CCD為核心部件的成像系統而得出的。活體動物光學成像技術的應用史,就是生物學家應用背部薄化、背照射冷CCD進行生物微弱發光檢測的應用史。沒有背部薄化、背照射冷CCD,就沒有活體動物光學成像技術的誕生和發展。背部薄化、背照射冷CCD之所以促進活體動物光學成像技術的發展,主要是由于超低溫的CCD芯片,CCD鏡頭溫度越低,噪音越小,信噪比越好,靈敏度越高。正是由于背部薄化、背照射冷CCD對動物微弱發光的極高的靈敏度,才使得該項技術得到廣泛的應用。由于卓越的背照射冷CCD技術的問世,科學家利用此技術進行了大量的研究,才使近年來產生了大量的高水平的應用活體成像技術進行腫瘤學、基因治療、流行病學等研究的文獻,極大的促進了生物醫學在分子成像方面的發展。
2. 科學家在活體成像技術誕生之初是如何進行CCD的選擇的?
誠實的講,斯坦福的科學家在這方面進行了很多探索和嘗試,他們在2000年-2001年儀器研發之初寫過很多文獻,探討這些問題。是關于儀器的設計的。那時科學發展的必經之路。我覺得那些探索和嘗試是有說服力的,是科學的態度和精神,抓住了問題的本質。在該技術誕生之初,科學家就對此進行的探索,見如下文獻:In
vivo imaging of light-emitting probes Journal of Biomedical Optics
6(4), 432–440 October 2001 文中詳細描述了活體動物光學成像技術對CCD的特殊要求,見下面的文字:
文中詳細描述了應用在活體成像實驗中的CCD的性能要求:背部薄化、背照射冷CCD。并指出了背部薄化、背照射冷CCD是用于活體成像技術的最合適的CCD的選擇。活體生物發光成像技術隨著背部薄化、背照射冷CCD技術的產生而產生,并隨著該CCD技術的發展而發展。背照射、背部薄化冷CCD是經過探索得出的結論,靈敏度是最本質的需要,有過很多比較和嘗試,最后才形成共識。