Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hình ảnh phân tử in vivo trong nghiên cứu tiền lâm sàng
Tóm tắt
Hình ảnh phân tử in vivo là một lĩnh vực nghiên cứu kết hợp giữa sinh học phân tử và các kỹ thuật hình ảnh tiên tiến nhằm hình ảnh hóa những thay đổi sinh hóa và sinh lý xảy ra ở mức độ phân tử trong một cơ thể sống. Để thực hiện hình ảnh sinh phân tử, cần áp dụng kiến thức về sinh học phân tử, sinh học tế bào, hóa sinh và sinh lý học. Các kỹ thuật hình ảnh như huỳnh quang, phát sáng, chụp cắt lớp phát xạ đơn phôtôn (SPECT), chụp cắt lớp positron (PET), chụp cắt lớp vi tính (CT), và chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI) được sử dụng trong hình ảnh sinh phân tử. Những kỹ thuật hình ảnh này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm chẩn đoán các bệnh khác nhau, phát triển thuốc mới, phát triển các phương pháp điều trị, và đánh giá tác động. Hơn nữa, do hình ảnh sinh phân tử có khả năng thu thập hình ảnh lặp đi lặp lại mà không gây tổn thương cho các mô sinh học hoặc làm giảm tính toàn vẹn của các đối tượng, nên những thay đổi theo thời gian có thể được đánh giá. Các kiểu hình hoặc bệnh tật trong một cơ thể sống được gây ra bởi sự tích tụ của nhiều hiện tượng sinh học khác nhau. Sự khác biệt di truyền gây ra sự khác biệt về sinh hóa và sinh lý, và sự tích tụ này dẫn đến những thay đổi về giải phẫu hoặc cấu trúc. Các kỹ thuật hình ảnh sinh phân tử được áp dụng phù hợp cho từng bước. Trong việc đánh giá những thay đổi về giải phẫu hoặc cấu trúc, MRI, CT và siêu âm có ưu thế trong việc thu được hình ảnh với độ phân giải cao. SPECT và MRI có lợi thế trong việc đánh giá các hiện tượng sinh lý khác nhau. PET và phổ cộng hưởng từ có thể được sử dụng để hình ảnh hóa các hiện tượng sinh hóa in vivo. Mặc dù có nhiều kỹ thuật hình ảnh sinh phân tử khác nhau có thể được sử dụng để đánh giá các hiện tượng sinh học khác nhau, việc sử dụng các kỹ thuật hình ảnh phù hợp cho từng mục đích là rất quan trọng.
Từ khóa
#hình ảnh phân tử #nghiên cứu tiền lâm sàng #sinh học phân tử #sinh học tế bào #hóa sinh #sinh lý học #SPECT #PET #CT #MRITài liệu tham khảo
Sosnovik DE, Scherrer-Crosbie M. Biomedical imaging in experimental models of cardiovascular disease. Circ Res. 2022;130(12):1851–68.
Zweit J, Gobalakrishnan S. Molecular imaging of small animals. Med Phys. 2016;43(6):3208–9.
Chawda C, McMorrow R, Gaspar N, Zambito G, Mezzanotte L. Monitoring immune cell function hhrough optical imaging: a review highlighting transgenic mouse models. Mol Imaging Biol. 2022;24(2):250–63.
Valli J, Sanderson J. Super-resolution fluorescence microscopy methods for assessing Mouse biology. Curr Protoc. 2021;1(8):e224.
Mitchell GS, Gill RK, Boucher DL, Li C, Cherry SR. In vivo Cerenkov luminescence imaging: a new tool for molecular imaging. Philos Trans R Soc A Math Phys Eng Sci. 2011;369(1955):4605–19.
Fritzen DL, Giordano L, Rodrigues LCV, Monteiro JHSK. Opportunities for persistent luminescent nanoparticles in luminescence imaging of biological systems and photodynamic therapy. Nanomater. 2020;10(10):2015.
Nuyts J, Vunckx K, Defrise M, Vanhove C. Small animal imaging with multi-pinhole SPECT. Methods. 2009;48(2):83–91.
Van Camp N, Lavisse S, Roost P, Gubinelli F, Hillmer A, Boutin H. TSPO imaging in animal models of brain diseases. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2021;49(1):77–109.
Herschman HR. Micro-PET imaging and small animal models of disease. Curr Opin Immunol. 2003;15(4):378–84.
Schambach SJ, Bag S, Schilling L, Groden C, Brockmann MA. Application of micro-CT in small animal imaging. Methods. 2010;50(1):2–13.
Holdsworth DW, Thornton MM. Micro-CT in small animal and specimen imaging. Trends Biotechnol. 2002;20(8):34–9.
Maramraju SH, Smith SD, Junnarkar SS, Schulz D, Stoll S, Ravindranath B, et al. Small animal simultaneous PET/MRI: initial experiences in a 9.4 T microMRI. Phys Med Biol. 2011;56(8):2459–80.
Benveniste H, Blackband S. MR microscopy and high resolution small animal MRI: applications in neuroscience research. Prog Neurobiol. 2002;67(5):393–420.
Meyer H, Garofalakis A, Zacharakis G, Psycharakis S, Mamalaki C, Kioussis D, et al. Noncontact optical imaging in mice with full angular coverage and automatic surface extraction. Appl Opt. 2007;46(17):3617–27.
Zacharakis G, Ripoll J, Weissleder R, Ntziachristos V. Fluorescent protein tomography scanner for small animal imaging. IEEE Trans Med Imaging. 2005;24(7):878–85.
Wang K, He X, Yang X, Shi H. Functionalized silica nanoparticles: a platform for fluorescence imaging at the cell and small animal levels. Acc Chem Res. 2013;46(7):1367–76.
Rosal B del, Benayas A. Strategies to overcome autofluorescence in nanoprobe-driven in vivo fluorescence imaging. Small Methods. 2018;2(9):1800075.
Peremans K, Cornelissen B, Van Den Bossche B, Audenaert K, Van De Wiele C. A review of small animal imaging planar and pinhole spect γ camera imaging. Vet Radiol Ultrasound. 2005;46(2):162–70.
Yao R, Lecomte R, Crawford ES. Small-animal PET: what is it, and why do we need it? J Nucl Med Technol. 2012;40(3):157–65.
Wang X, Huang S-C, Hu S, Yan S, Ren B. Fundamental understanding and applications of plasmon-enhanced Raman spectroscopy. Nat Reviews Phys. 2020;2:253–71.
Guo Y, Shu C-C, Dong D, Nori F. Vanishing and revival of resonance Raman scattering. Phys Rev Lett. 2019;123:223202.
Yang J, Wang T, Zhao L, Rajasekhar VK, Joshi S, Andreou C, et al. Gold/alpha-lactalbumin nanoprobes for the imaging and treatment of breast cancer. Nat Biomed Eng. 2020;4:686–703.
Ju K-Y, Lee S, Pyo J, Choo J, Lee J-K. Bio-inspired development of a dual-mode nanoprobe for MRI and Raman imaging. Small. 2015;11:84–9.
Heinzmann K, Carter LM, Lewis JS, Aboagye EO. Multiplexed imaging for diagnosis and therapy. Nat Biomed Eng. 2017;1(9):697–713.
Kang H, Jeong S, Jo A, Chang H, Yang JK, Jeong C, et al. Ultrasensitive NIR-SERRS probes with multiplexed ratiometric quantification for in vivo antibody leads validation. Adv Healthc Mater. 2018;7(4).