让过程，被看见——Berthold小动物活体成像（下）

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让过程，被看见——Berthold小动物活体成像（下）

2024-08-22

书接上回

2024 SUMMER

上回我们介绍了来自德国伯托（Berthold）的小动物活体成像系统NightOWL的优秀性能以及部分应用（肿瘤、器官移植、干细胞、光动力治疗、光热治疗、CART、药物开发、动物模型等研究让过程，被看见——Berthold小动物活体成像）。相信大家对该系统在不同领域的应用还意犹未尽。本期我们一起解锁德国伯托（Berthold）的小动物活体成像系统NightOWL的更多应用吧。

references

应用举例

生物材料相关研究

这篇文章报道了一种新型的多功能核壳纳米粒子（VM-RGD-NPs），它们通过顺序释放耐药抑制剂和化疗药物，实现了对多药耐药性肝细胞癌的靶向治疗，显著提高了治疗效果。研究人员使用 NightOWL系统在不同时间点（2, 4, 6, 24, 48, 和 72小时）拍摄了注射了VER-Cy5, VCy5-NPs, 或 VCy5-RGD-NPs的裸鼠的荧光图像，如图1所示。通过这些图像，研究人员能够观察到纳米粒子在体内的分布情况，以及它们在肿瘤组织中的积累和保留情况，这对于评估纳米粒子作为药物递送系统的有效性至关重要。

图1.VER-Cy5、VCy5-NPs（VER + Cy5 + NPs）或 VCy5-RGD-NPs（VER + Cy5 + RGD-NPs）静脉注射后的荧光图像：肿瘤病灶（红色圆圈）。VCy5-NPs 和 VCy5-RGD-NPs 主要分布在肝脏、肺、脑和肿瘤组织中，48 小时后荧光变弱，表明其循环时间比 VER-Cy5 更长。

炎症疾病相关研究

这篇文章提出了一种新的非激素、非甾体治疗方法，通过药理学抑制前列腺素E2（PGE2）的受体EP2和EP4，来治疗子宫内膜异位症，该方法在减少病变生长、降低盆腔疼痛、改善内膜接受性方面显示出潜力。研究者将人类内膜异位症的上皮细胞和基质细胞（12Z-GFP和22B-RFP）移植到去卵巢并接受雌激素处理的裸鼠（一种免疫缺陷的小鼠）的腹腔中，以诱导形成类似人类腹腔内膜异位症的异位内膜组织子宫内膜异位上皮细胞系。并使用NightOWL观测前列腺素E2受体EP2和EP4抑制剂处理后，子宫内膜异位上皮细胞系-GFP变化，如图2所示。

图2.抑制剂EP2 和 EP4 (EP2/4-I) 对子宫内膜异位症病变生长和存活的影响。共培养中生长的 (A1) 人类子宫内膜异位症上皮细胞 12Z-GFP 和 (A2) 基质细胞 22B-RFP 的荧光显微镜检查，使用红色或绿色通道成像，以及 (A3) 两个通道的叠加。(B) 将上皮细胞 12Z-GFP 和基质细胞 22B-RFP 悬浮液的混合物注入裸鼠腹腔，诱发腹膜子宫内膜异位症 (第 1 天)，并于第 29 天进行尸检。大体检查白色 (1) 和出血红色 (2) 子宫内膜异位症病变表型，伴有粘连 (ad)。(C1–C3) 荧光放大立体显微镜检查腹腔内子宫内膜异位症病变中 12Z-GFP 和 22B-RFP 细胞的播散情况。子宫内膜异位症病变的组织形态学，(D1) 12Z-GFP 细胞形成腺体 (GLE)，(D2) 22B-RFP 形成基质 (STR)，(D3) 建立沟通的腺体和基质。(E) 子宫内膜异位症裸鼠在异种移植后第 15-28 天以 5、10 或 25 mg/kg 腹腔注射 EP2 (AH6809) 和 EP4 (AH23848) 抑制剂 (EP2/4-I) 治疗，间隔 24 小时。在异种移植后第 1 天（前）、第 7 天、第 14 天、第 21 天和第 28 天对子宫内膜异位症病变的生长情况进行实时体内成像。图中显示了 (F) 对照组和 (G) 第 28 天 25 mg/kg EP2/4-I 的代表性体内图像。(H) 子宫内膜异位症病变的总数和体积。(I) 腹膜子宫内膜异位症病变的荧光放大立体显微镜检查和 (J) 这些病变中 12Z-GFP 和 22B-RFP 细胞的数量。(K) 血浆生化参数。

传染病研究

该文主要研究了鼠疫耶尔森氏菌的pCD1+突变株与假结核耶尔森氏菌在小鼠模型中的传播途径和引起的病理变化，发现pCD1+突变株能够引起典型的腺鼠疫和肺鼠疫样疾病，而假结核耶尔森氏菌虽然能够进入淋巴结但不会引起疾病，表明鼠疫耶尔森氏菌可能从其祖先那里继承了淋巴组织嗜性。研究人员通过将luxCDABE::Tn5::kan整合到pCD1+突变株、假结核耶尔森氏菌或大肠杆菌K12的染色体中，构建了稳定的生物发光菌株，使用NightOWL研究它们在小鼠中的传播，如图3所示。

图3.感染 pCD1+-mutant-lux 的小鼠体内成像。六只小鼠尾部皮下感染 pCD1+-mutant-lux，每只动物发出的生物发光信号由 NightOWL 成像系统测定。数字“1-6”代表六只不同的小鼠，而“B 和 F”分别表示同一只动物的俯卧和仰卧位置成像。“Х”代表死亡动物。

免疫学研究

这篇文章研究了不同纵横比的氢氧化铝纳米棒作为疫苗佐剂是如何通过影响其表面自由能和疏水性来调节免疫反应，特别是体液免疫反应，从而为设计更有效的疫苗佐剂提供了科学依据。研究人员通过将乙型肝炎表面抗原（HBsAg）与Alexa Flour™ 700荧光标记并结合AlOOH纳米棒，利用NightOWL成像系统监测了接种后在注射部位的抗原荧光强度，以评估不同疫苗配方中的抗原“仓库效应”（即抗原在注射部位的保留情况）。结果显示，与单独HBsAg注射的小鼠相比，使用AlOOH纳米棒佐剂的小鼠在注射后96小时内注射部位的抗原荧光强度（MFI）保持在较高水平，AlOOH纳米棒作为疫苗佐剂，特别是具有较高长宽比的Rod1，能够显著增强HBsAg疫苗引发的体液免疫反应，并且提高了抗原在注射部位的保留，这可能有助于提高疫苗的效力和效果，如图4所示。

图4.注射部位的 HBsAg 滞留。AlOOH 纳米棒预先吸附了 Alexa Flour™ 700 标记的 HBsAg。通过肌肉注射用含有 10 μg HBsAg 和 250 μg Al 的不同疫苗制剂对 C57BL/6 小鼠进行免疫。

神经生物学

这篇文章报道了通过使用转基因报告小鼠和活体成像技术，成功在体观察了脑缺血后热休克蛋白70（HSP-70）基因表达的情况。HSP-70可以作为评估脑缺血损伤和治疗响应的潜在生物标记物，为研究脑缺血的分子机制和开发新的治疗策略提供了重要工具。研究人员利用Hspa1b基因启动子的基因组DNA序列，构建了一个表达远红荧光蛋白mPlum的报告基因载体Hsp70-mPlum。在NIH3T3小鼠成纤维细胞系中通过瞬时转染测试构建体，使用NightOWL成像系统检测HSP-70的表达。

图5.全身成像显示缺血半球（上排）体内（左和中）和体外（右）均有 mPlum 荧光，但假手术小鼠的半球（下排）无此荧光。插图为高倍放大后的大脑表面，以说明荧光区域。b–d 缺血诱导 30 小时后，体内（b、c）和体外（d）均有，但假手术小鼠的半球无此荧光。

转化医学相关研究

该文研究了将间充质干细胞种植在再生丝素蛋白基质上，用于急性肝衰竭动物模型中的肝脏再生。研究发现该复合基质具有良好的生物相容性和促进肝功能恢复的潜力。研究人员在不同时间点（第2、5、7、14和30天）对ADSCs-RSF（脂肪来源的间充质干细胞-再生丝素蛋白）组和BMSCs-RSF（骨髓来源的间充质干细胞-再生丝素蛋白）组进行成像的结果。利用NightOWL成像系统检测到了来自间充质干细胞的荧光信号，这表明了移植的细胞在小鼠肝脏上的存活和分布，如图6所示。

图6.活体小动物成像技术结果。第2、5、7、14、30天观察到ADSCs*RSF组和BMSCs*RSF组的荧光表达，荧光强度逐渐降低。裸露的RSF支架未观察到荧光。

血液学研究

这篇文章报道了通过抑制热休克蛋白90（Hsp90）来降低异源T细胞中Ezh2蛋白的稳定性，从而减少小鼠的移植物抗宿主病（GVHD），同时保留了移植物抗白血病（GVL）效果的研究成果。研究人员通过NightOWL成像系统来定量和可视化地跟踪白血病细胞——A20TGL细胞（一种白血病/淋巴瘤细胞）——在小鼠体内的增殖情况。可以实时地评估治疗效果和疾病进展。

图7.在移植后第14天、22天和42天时，通过体内成像分析A20TGL细胞在小鼠体内的生物发光强度。

食品学研究

这篇文章研究了酸奶中的嗜酸乳杆菌La-5产生的生物活性分子对小鼠抵抗肠出血性大肠杆菌O157:H7感染的保护效果及其潜在机制。研究人员使用NightOWL监测感染了生物发光标记的肠出血性大肠杆菌（EHEC O157 LEE2::lux）的小鼠体内的细菌分布和强度，并评估EHEC在小鼠体内的感染动态，以及嗜酸乳杆菌La-5产生的生物活性分子对感染过程的潜在调节作用。

图8.感染10^8 CFU EHEC O157 的小鼠的生物发光图像。图像是在感染后第五天和第七天获得的。发光 EHEC O157 存在的区域显示为彩色叠加。（上排）第 5 天（左）和第 7 天（右）的 Y 组。（中排）第 5 天（左）和第 7 天（右）的 F1 组。（下排）第 5 天（左）和第 7 天（右）的 F2 组。

划重点/8.21

德国伯托（Berthold）作为世界上第一个活体动（植）物光学影像系统的生产者，凭借其前沿的技术、精细的工艺为全球众多知名医校、科研院所和制药公司提供服务。Berthold NightOWL 作为一款顶尖的生物成像设备，更是凭借其卓越的性能和广泛的应用，为生命科学的研究和发展提供了新的支持和助力，并赢得了全球科研人员的青睐。30多年来，Berthold NightOWL 全球装机数百台，发表了大量的高质量文献。其优势总结如下：

超高灵敏度和分辨率。
优异的荧光系统，可以通过软件调节能量的同时，其荧光激发光能量反馈稳定系统保证了激发光能量的一致性。
支持多功能成像模式，包括荧光成像、生物发光成像、上转换荧光成像、切伦科夫发光成像、X-光、3D模块。
配备简便易用的软件系统。

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