小動物活體成像 主要采用生物發(fā)光（bioluminescence）與熒光（fluorescence）兩種技術。生物發(fā)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。

技術應用（小鼠活體成像實驗）

通過活體動物體內(nèi)成像系統(tǒng)，可以觀測到疾病或癌癥的發(fā)展進程以及藥物治療所產(chǎn)生的反應，并可用于病毒學研究、構建轉基因動物模型、siRNA研究、干細胞研究、蛋白質(zhì)相互作用研究以及細胞體外檢測等領域。具體應用如下：

1.  標記細胞

（1）
癌癥與抗癌藥物研究

直接快速地測量各種癌癥模型中腫瘤的生長和轉移，并可對癌癥治療中癌細胞的變化進行實時觀測和評估。活體生物發(fā)光成像能夠無創(chuàng)傷地定量檢測小鼠整體的原位瘤、轉移瘤及自發(fā)瘤。

（2）
免疫學與干細胞研究

將熒光素酶標記的造血干細胞移植入脾及骨髓，可用于實時觀測活體動物體內(nèi)干細胞造血過程的早期事件及動力學變化。有研究表明，應用帶有生物發(fā)光標記基因的小鼠淋巴細胞，檢測放射及化學藥物治療的效果，尋找在腫瘤骨髓轉移及抗腫瘤免疫治療中復雜的細胞機制。應用可見光活體成像 原理標記細胞，建立動物模型，可有效的針對同一組動物進行連續(xù)的觀察，節(jié)約動物樣品數(shù)，同時能更快捷地得到免疫系統(tǒng)中病原的轉移途徑及抗性蛋白表達的改變。

（3）
細胞凋亡

當熒光素酶與抑制多肽以融合蛋白形式在哺乳動物細胞中表達，產(chǎn)生的融合蛋白無熒光素酶活性，細胞不能發(fā)光，而當細胞發(fā)生凋亡時，活化的caspase-3在特異識別位點切割去掉抑制蛋白，恢復熒光素酶活性，產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，由此可用于觀察活體動物體內(nèi)的細胞凋亡相關事件。

2.  標記病毒

（1）病毒侵染

以熒光素酶基因標記的HSV-1病毒為例，可觀察到HSV-1病毒對肝臟、肺、脾及淋巴結的侵和病毒從血液系統(tǒng)進入神經(jīng)系統(tǒng)的過程。多種病毒，腺病毒，腺相關病毒，慢病毒，乙肝病毒等，已被熒光素酶標記，用于觀察病毒對機體的侵染過程。

（2）基因治療

基因治療包括在體內(nèi)將一個或多個感興趣的基因及其產(chǎn)物安全而有效的傳遞到靶細胞。可應用熒光素酶基因作為報告基因用于載體的構建，觀察目的基因是否能夠在試驗動物體內(nèi)持續(xù)高效和組織特異性表達。這種非侵入方式具有容易準備、低毒性及輕微免疫反應的優(yōu)點。熒光素酶基因也可以插入脂質(zhì)體包裹的DNA分子中, 用來觀察脂質(zhì)體為載體的DNA運輸和基因治療情況。