活體成像技術在血液系統中的應用

光學活體成像技術主要采用生物發光（bioluminescence）與熒光（fluorescence）兩種技術。生物發光是用熒光素酶（Luciferase）基因標記細胞或DNA，而熒光技術則采用熒光報告基團（GFP、RFP, Cyt及dyes等）進行標記。可見光體內成像通過對同一組實驗對象在不同時間點進行記錄，跟蹤同一觀察目標（標記細胞及基因）的移動及變化，所得的數據更加真實可信。因其操作極其簡單、所得結果直觀、靈敏度高等特點, 近年來，已廣泛應用于生命科學、醫學研究及藥物開發等方面。

韓國慶熙大學的Hye-Min Kang等研究人員利用VISQUE活體成像技術，研究了不同年齡階段小鼠腦部動脈血管結構及血流的變化。

首先，研究人員使用吲哚氰綠（ICG）熒光示蹤劑尾靜脈給予小鼠注射后，利用實時成像模式，曝光時間160ms，間隔2min，一共拍攝50張實時圖像，通過選取右側半腦同區域動力學的常規指標Trising、Imax、BFI、MTT的檢測，發現不同月齡的小鼠頭部的血流強度確實存在差異（圖一），表明年輕小鼠靜脈血流較快，同時腦部血容量也更大。

                         圖一：2月齡小鼠和12月齡小鼠腦血流量比較

接下來，研究人員繼續在ICG模式下觀察兩組小鼠的腦膜動脈的分布情況。發現年輕小鼠軟腦膜動脈平直而尖銳，可見明顯小分支；然而，老年小鼠腦膜動脈鈍而曲折，小分支模糊不清楚。同時，取兩組小鼠的中動脈和上矢狀竇同樣位置的單一像素點，觀察了相應的血流動力曲線，也發現年輕小鼠在該指標檢測中更有優勢（圖二、圖三），這些結果說明：與老年小鼠相比，年輕小鼠腦膜動脈分布更廣泛，血容量也更大。

                                圖二：2月齡小鼠和12月齡小鼠軟膜動脈形態比較

     圖三：2月齡小鼠和12月齡小鼠大腦中動脈（MCA）和上矢狀竇（SSS）動力學比較

最后，文章作者通過腦部血流成像，計算全腦相同ROI區域的血流特征值（Trising，IMAX，BFI，MTT），總結得出：年輕小鼠較老年小鼠的腦部血流量、血流速度、血容量等都占據明顯優勢（圖四）。

     圖四：2月齡小鼠和12月齡小鼠大腦中動脈（MCA）和上矢狀竇（SSS）血流示意圖

   VISQUE活體成像技術以其超高的分辨率，超強的藥代動力學分析功能，在血液系統、腫瘤、干細胞、藥代動力學研究等領域正發揮愈加重要的作用，也成為生物醫學基礎科研中不可或缺的科研利器。

參考文獻：

Kang, H.M., et al., Age-related changes in pial arterial structure and blood flow in mice. Neurobiol Aging, 2016. 37: p. 161-170.