高校大型仪器小动物活体成像系统在研究生科研和实验教学中的运用

赵小鸽，王晓霏，杨 阳

(西安交通大学 医学部 生物医学研究实验中心，陕西 西安 710061)

大型仪器在高校中的运用越来越广泛，学校管理人员对大型仪器的管理越来越规范，使师生的合理实验要求基本能得到满足，尽可能使大型仪器的得到充分使用、使资源利用最大化。大型仪器小动物活体成像系统在高校研究生的科研和实验教学中发挥着越来越重要的作用。小动物活体成像系统是高等医学类院校常见的一种大型仪器，具有穿透一定厚度机体组织的特性，常用于肿瘤发生和转移、生物医学材料观测、药物代谢、示踪和疗效等领域。具有操作简单、无创、连续、动态、成像直观等特点。

1 小动物活体成像系统在教学中的运用

小动物活体成像系统隶属于生物医学研究实验中心，本中心承担医学部全体硕士博士研究生的选修课《高级生物医学技术》，此课程采用小班化教学，教学人数控制在15～20人，包括的实验内容分为基础实验篇和高级实验篇。基础实验篇中包括常见的免疫组化技术，以及对免疫组化结果进行分析的图像信号采集系统，细胞培养技术，激光共聚焦显微镜、流式细胞仪的使用、Western Blot、 Real-Time PCR等。高级实验篇包括小动物活体成像系统、染色质免疫共沉淀(Chip)、DNA甲基化分析、CRISP/CAS9基因编辑系统等。其中涉及到使用大型仪器小动物活体成像系统的实验为小动物活体成像技术原理、操作的讲解及演示。在此次教学过程中，实验动物为昆明小鼠或裸鼠，方法为实验课前三周培养带有荧光素酶的肿瘤细胞，前两周皮下接种带有荧光素酶的肿瘤细胞，继续饲养至实验课当天。在对活体成像系统的原理、使用方法及注意事项进行讲解后，在小鼠或裸鼠腹腔内注射浓度为15 mg/mL底物荧光素钠盐200 μL，15min后麻醉动物观察肿瘤的位置、大小及转移等情况，可见如图1所示结果。

图1 小鼠和裸鼠注射肿瘤细胞后小动物活体成像系统检测结果

2 小动物活体成像系统在科研中的运用

本中心小动物活体成像系统购置于2010年，同年9月份开始正式启用。在2010年9月份后全校师生可以通过拨打实验中心服务电话或者直接上门预约小动物活体成像系统使用。但是在此期间实验师生预约过程耗时长，需要专门人员接待预约人员并做仪器计费管理等，同时专门接待人员还需要将预约信息及时告知小动物活体成像系统专门管理人员，这样易造成在预约和实验的整个过程中实验人员和专门管理人员的沟通不畅，为实验人员带来不便，影响科研效率。

2018年小动物活体成像系统纳入学校大型仪器设备物联共享系统，之后有需要进行实验的师生(实验人员)使用前需要首先在共享系统预约、预约成功后小动物活体成像系统专门管理人员可看到预约信息，可在实验前对实验人员再次进行比较有针对性的技术培训。实验人员可以查询所有预约信息，可以根据已预约时间合理安排自己的实验时间。实验人员查询到其他实验人员的预约时间后，可以在其他实验人员的实验时间提前到实验室了解小动物活体成像系统的使用方法等。在现场实地观察实验操作流程，可以对实验操作流程有更为直观的认识，为自己实验的顺利进行预先准备，使科研顺利进行。此外实验人员可以在此平台查询此仪器计费等情况，合理安排科研经费的使用。此种提前预约制度可以提高大型仪器的使用效率，方便师生合理安排实验进行科学研究。

小动物活体成像系统在科学研究中的运用范围甚广，最常见的如肿瘤相关研究、药物靶向性、荧光探针靶向性及分布特征等方面的研究。田泉等对雌性小鼠分别经皮下注射(皮下移植瘤组)或尾静脉注射(肺转移瘤组)转染了慢病毒载体的JAR细胞，后经小动物活体成像系统观察JAR细胞皮下移植瘤及肺

转移瘤形成的情况，发现在肺转移瘤组小鼠中肺部单发或多发性实体肿块[1]。刘凡等建立了NK92-Luc 裸鼠移植瘤模型，后在不同时间点利用小动物活体成像系统观察肿瘤的生长动态[2]。小动物活体成像系统为肿瘤的发生发展、转移等情况提供直观证据。另有研究人员利用小动物活体成像系统研究新型荧光探针在动物体内的分布及敏感性等。例如将新型荧光探针经内眦静脉快速注入小鼠体内，4 h后利用小动物活体成像系统发现，明显的荧光信号出现在胆囊、胆囊管、左右肝管、肝总管等处。而其他位置如心、肝、胰、脾、肾、十二指肠、小肠等无荧光信号[3]。在BALB/c裸鼠右侧腋窝注射人小细胞肺癌细胞悬液建立裸鼠肺癌模型，后随机对成模的裸鼠给予尼罗红混悬液和尼罗红油包水纳米乳，通过小动物活体成像系统分别在不同的时间点观察这两种不同类型示踪剂在荷瘤小鼠中荧光强度的动态分布情况[4]。

本中心的小动物活体成像系统在研究生实验教学中使用已持续近十年，约四百名学生对此系统进行了学习。在今后的研究生实验教学中需要更新实验内容，进一步拓展仪器的使用范围，增加开放性探索性实验，增加学生的开放性思维能力。在之后的工作中，我们应考虑将小动物活体成像系统推广到本科生的实验教学中，使更多的学生更早接触到大型仪器，培养科学素养。此外，对学生关于小动物活体成像系统的培训可采用更为方便、快捷的方式，例如制作简单易懂的PPT、录制简单

的操作流程、提供经典的以及最新的参考文献。大型仪器设备物联共享系统的建立确实为实验人员提供了方便，之后还可以考虑加强各大型仪器专门管理队伍建设、设立大型仪器设备专项维护和维修基金等[5]。