近红外活体成像系统观察哺乳动物胚胎发育的意义

　　近红外活体成像系统是在不损伤动物的前提下对其进行长期纵向研究的技术之一。成像技术可以提供的数据有绝对定量和相对定量两种。在样本中位置而改变，这类技术提供的为绝对定量信息，如CT、MRI和PET提供的为绝对定量信息；图像数据信号为样本位置依赖性的，如可见光成像中的生物发光、荧光、多光子显微镜技术属于相对定量范畴，但可以通过严格设计实验来定量。其中可见光成像和核素成像特别适合研究分子、代谢和生理学事件，称为功能成像；超声成像和CT则适合于解剖学成像，称为结构成像，MRI介于两者之间。

 

　　体内可见光成像包括生物发光与荧光两种技术。生物发光是用荧光素酶基因标记DNA，利用其产生的蛋白酶与相应底物发生生化反应产生生物体内的光信号；而荧光技术则采用荧光报告基因（GFP、RFP）或荧光染料（包括荧光量子点）等新型纳米标记材料进行标记，利用报告基因产生的生物发光、荧光蛋白质或染料产生的荧光就可以形成体内的生物光源。前者是动物体内的自发荧光，不需要激发光源，而后者则需要外界激发光源的激发。

 

　　哺乳动物胚胎发育是一个动态复杂的过程，既往研究方法包括组织染色、超声、OCT（光学相干断层成像）、MRI（磁共振成像）等，但是均不能在细胞水平上观察胚胎发育的动态过程。

 

　　利用近红外活体成像系统，我们在转基因小鼠体内观察到了神经递质传递、大脑形成早期神经嵴细胞分化的血管周细胞、视网膜发育过程中的细胞自噬、腺病毒递送以及胎盘荧光化学药物转运等。通过与子宫内电转技术结合在大脑中标记特定细胞，观察了细胞分裂及迁移。在同一人鼠嵌合体中追踪了人神经嵴细胞和鼠神经嵴细胞的嵌合差异。

 

　　通过构建人鼠嵌合体，还可以对人类干细胞及前体细胞进行研究。