小動物生体内イメージングシステム

小動物イメージングは​​、新薬を研究し、生体内での可能性を検証するための貴重なツールです。 CT および MRI は、解剖学的および機能イメージングには優れた方法ですが、潜在的に薬理学的に活性な用量の薬剤を必要とするため、分子イメージングには確実に使用できません。 イメージングの光学的方法は、生物発光および蛍光イメージング技術を使用してトレーサーレベルで実行できますが、定量的なデータを提供できない平面画像しか得られません。 PET および SPECT による小動物イメージングにより、新規薬剤の非侵襲的研究と、それらの動物における効果を長期間にわたって研究することが可能になります。 この方法はクリニックに直接導入でき、新しい治療戦略を開発するための迅速かつコスト効率の高い方法を提供します。

小動物イメージングには、同じ動物での縦断的研究、解剖学的および生理学的変化を非侵襲的に視覚化できる機能、複数のイメージング コントラスト レベル、完全な 3 次元データ セットを収集できる機能、および複数のイメージング モダリティからの画像を融合できる可能性など、多くの重要な利点があります。

高解像度 PET による小動物イメージングの特集では、PET/CT や PET などの他の PET 動物イメージング システムを適切に参照しながら、ガス室検出の物理学と 1 mm 分解能の小動物研究用のガス検出器システムの再登場の可能性について説明します。 /MRI。 より大きな動物は人間のイメージング システムで研究されていますが、ラットやマウスなどの小さな動物にはミリメートル以下の範囲の空間分解能を備えた専用のイメージング デバイスが必要です。 この章の PET 技術は、マルチワイヤ比例室 (MWPC) 検出器に基づいています。 動物モデルを使用する際の重要な側面について説明します。心血管疾患、腫瘍疾患、神経疾患の診断における小動物イメージング技術の具体的な応用例は貴重な例です。

分子イメージング技術に関して行われている目覚ましい努力は、その潜在的な重要性と応用範囲を示しています。 疾患特異的動物モデルの作製、標的特異的プローブおよび遺伝的にコード化されたレポーターの開発も、別の重要な要素である。 機器の継続的な改善、新規の標的および遺伝子の同定、および改良されたイメージングプローブの利用可能性が達成されるべきである。 マルチモーダルイメージングプローブは、小動物研究と臨床応用を含む実験室研究の間の移行を容易にする必要があります。 ここでは、分子イメージングの概念を導入するために、小動物における非侵襲的な in vivo イメージング法の基本戦略をレビューしました。

分子イメージングの最近の進歩により、生体内の細胞プロセスと細胞内プロセスの両方を分子レベルおよび解剖学的レベルで視覚化できるようになりました。 分子イメージングとは、分子生物学と生物医学イメージングを組み合わせて細胞のプロセスを可視化する分子遺伝学イメージングです。 この素晴らしい技術は、分子細胞生物学だけでなく関連分野でも研究の注目を集めています。 遺伝学、薬理学、化学、物理学、工学、医学などのさまざまな分野を統合することにより、生物学的プロセスの可視化、特性評価、定量化において分子イメージングの顕著な改善が達成されました。 特に、制御された遺伝子送達および遺伝子発現ベクターシステムの開発は、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ、β-ガラクトシダーゼ、ルシフェラーゼ、蛍光タンパク質など、視覚化のためのさまざまなタイプのレポーター遺伝子の生成を促進します。

従来、標的遺伝子とレポーター遺伝子を含む組換えプラスミドを用いて、レポーター遺伝子の発現を測定することにより標的遺伝子の発現をモニタリングしてきた。 ただし、レポータータンパク質からの不変の光強度は非侵襲的イメージングのために動物で視覚化するには十分ではないため、この方法は生きている動物に直接使用することはできません。 in vivo イメージングで遺伝子発現をモニタリングするには、さまざまな戦略が必要です。 特定のイメージング信号を蓄積してその強度を増幅することにより、in vivo 非侵襲イメージングでの遺伝子発現の局在化、定量化、および反復測定の視覚化が可能になります。 放射性医薬品や物理学からの手法を採用することで、生体内での遺伝子発現のモニタリングの障害を克服するためのより効果的な戦略が試みられてきました。 放射性標識された低分子化合物と常磁性プローブは、特定のタンパク質と磁気信号をイメージングするために開発され、非侵襲性分子イメージング技術を加速させます。