癌症動物模式之介紹(3) — 非侵入式活體影像攝影 癌症動物模式之介紹(3) — 非侵入式活體影像攝影
楊家欣副教授 醫學系藥理學科
第一次我們介紹癌症的動物模式，根據移植的方式可分：(1) 同種移植 (Allogeneic Model)；(2) 異種移植 (Xenograft Model)。而根據腫瘤產生的方式又可分為以下兩類：(1) 原位模式 (Orthotopic model)；(2) 異種移植 (Xenograft Model)。第二次我們介紹關於常用癌症動物模式的小鼠-免疫缺陷動物模式 (Immunodeficiency Animal Model)，包括：(1) CB-17/SCID小鼠，攜帶有一遺傳性染色體隱性突變的基因(scid)，為重症聯合免疫缺陷小鼠，特性包含T細胞及 B細胞皆有缺陷，因此可接受外來移植的細胞，較不會有免疫排斥現象，適合於異種移植 (Xenograft Model)，但須在無菌條件下飼養。在台灣國家實驗動物中心是在本地生產SCID小鼠的單位。(2) 裸鼠(Nude mice)，裸鼠是由 nu 基因有獨特的遺傳特性導入不同近交系動物，成為系列動物模型，因為先天性胸腺缺陷的小鼠，特性包含T細胞缺陷，因此可接受外來移植的細胞，較不會有免疫排斥現象，適合於異種移植 (Xenograft Model)，但須在無菌條件下飼養。在台灣國家實驗動物中心是在本地生產SCID小鼠的單位。
這一次我們將介紹另一種活體抗腫瘤模式，也是現在最流行的癌症模式 — 非侵入式活體影像攝影。依據以往的研究模式，除裸鼠腫瘤測量外，往往必需等到實驗結束後，犧牲老鼠，取得特定組織後，進行組織切片或免疫分析法 (如免疫染色法、西方墨點法)，才易得到完整的實驗數據。使用非侵入式活體影像攝影，則能依據老鼠存活時的影像，獲得全程實驗中不需要犧牲老鼠，便能即時以活體影像檢測系統進行活體分析，因此，更能即時掌握實驗的效率性，並做評估與判斷。醫院臨床上如核磁共振影像（MRI）、斷層掃描（CT）等都是活體影像技術之一，目前於動物的研究上，以冷光為主的活體即時影像檢測系統，可穿透各器官組織，以了解較動物活體內，癌腫瘤增生與轉移的實際狀況。
非侵入式活體分子影像系統（XENOGEN IVIS Imaging System）是本校研發處購置於動物中心的非侵入式活體影像攝影儀器 (如圖一所示)。
圖一：非侵入式活體分子影像系統（XENOGEN IVIS Imaging System）
非侵入式活體分子影像系統利用冷光酵素（螢火蟲基因 luciferase, luc），或是其受質代謝物能產生冷光的原理，或以冷光蛋白質或染劑受激發產生冷光，將此系統植入於癌細胞中，利用CCD偵測系統偵測訊號，並用電腦分析小鼠體內冷光的反應。非侵入式活體分子影像系統（XENOGEN IVIS Imaging System）的優點因為此系統並不是放射性偵測系統，因此較無安全性與放射性污染等顧慮，此系統可同時對五隻老鼠進行影像擷取、分析與 3D立體影像分析，目前應用的範圍包括新藥與中草藥抗腫瘤活性篩選、藥物安全性測試、藥物毒理性測試、藥物動力學 (吸收、分佈、代謝與排泄) 等相關研究等。
非侵入式活體分子影像系統運用於抗癌活性的檢測方式，首先將螢火蟲基因 (luciferase) 轉殖至癌細胞中，並以抗生素篩選後，選出luciferase基因表現穩定的細胞，之後以非侵入式活體分子影像系統（XENOGEN IVIS Imaging System）取得活體影像，再以線性迴歸分析，得到冷光強度與細胞數間的關係。接著將luciferase基因表現穩定的癌細胞，以皮下注射方式接種於小鼠之右大腿。待腫瘤長至約100 mm3時，將小鼠分組 (包括給藥組與不給藥組，依實驗設計不同組別)，進行給藥後，依固定時間 (如3天) 於非侵入式活體分子影像系統（XENOGEN IVIS Imaging System）取得癌細胞活體影像，並記錄，配合電子游標尺記錄腫瘤大小，實驗至腫瘤長至約2000 mm3時結束。
非侵入式活體分子影像系統（XENOGEN IVIS Imaging System）檢測時，先開機後，將小鼠移送至儀器外部 (圖二)，裝上麻醉劑 (圖三)，麻醉小鼠 (圖四)，接著把小鼠依照位置放置於系統中 (圖五)，開始照相攝影 (圖六)，最後分析冷光強度 (圖七)。
圖二：非侵入式活體分子影像系統先開機後，將小鼠移送至儀器外部。
圖三：將儀器裝上麻醉劑。
圖四：小鼠麻醉。
圖五：小鼠依照位置放置於系統中。
圖六：開始攝影拍照。
圖七：分析冷光強度。
在抗腫瘤的動物模式療效評估中，若治療組和對照組，其冷光強度的改變，有統計上的顯著差異，則證實新藥與中草藥可以明顯地抑制腫瘤的生長或轉移，因此新藥與中草藥在癌症的臨床運用，便可能發展成為一個具有抗癌潛力的準新藥。
致謝：感謝動物中心王文信大哥，與獸醫師關智尤醫師，提供非侵入式活體分子影像系統（XENOGEN IVIS Imaging System）之拍攝，並感謝一位具有善心與愛心的使用者，以實際操作方式，提供作者拍照，使本次介紹能更貼近實際操作狀況，在此，作者本人向您表答十二萬分的謝意。
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