Sistema de imagem in vivo para pequenos animais

A imagem de pequenos animais é uma ferramenta valiosa para investigar novos medicamentos e validar seu potencial in vivo. A tomografia computadorizada e a ressonância magnética são bons métodos para imagens anatômicas e funcionais, mas não podem ser usados ​​de forma confiável para imagens moleculares, uma vez que requerem doses de medicamentos potencialmente farmacologicamente ativas. Os métodos ópticos de imagem podem ser realizados no nível do traçador usando técnicas de bioluminescência e de imagem fluorescente, mas eles só podem produzir imagens planares que não podem fornecer dados quantitativos. Imagens de pequenos animais com PET e SPECT permitem o estudo não invasivo de novos medicamentos, bem como seus efeitos em animais durante períodos substanciais de tempo. Os métodos são diretamente transferíveis para a clínica e oferecem uma maneira rápida e econômica de desenvolver novas estratégias terapêuticas.

A imagem de pequenos animais tem muitas vantagens significativas: estudos longitudinais no mesmo animal, capacidade de visualizar alterações anatômicas e fisiológicas de forma não invasiva, múltiplos níveis de contraste de imagem, capacidade de coletar um conjunto completo de dados tridimensionais e potencial para fundir imagens de múltiplas modalidades de imagem.

O especial sobre imagens de pequenos animais por PET de alta resolução apresenta a física da detecção em câmaras de gás e o potencial ressurgimento de sistemas detectores de gás para estudos de pequenos animais com resolução de 1 mm, com referências apropriadas a outros sistemas de imagens PET de animais, incluindo PET/CT e PET /Ressonância magnética. Embora animais maiores tenham sido estudados em sistemas de imagem humanos, dispositivos de imagem dedicados com resoluções espaciais na faixa de milímetros e abaixo são necessários para pequenos animais, como ratos e camundongos. A tecnologia PET deste capítulo é baseada em detectores de câmara proporcional multifios (MWPC). Serão discutidos aspectos importantes do uso de modelos animais, e aplicações específicas de técnicas de imagem de pequenos animais no diagnóstico de doenças cardiovasculares, oncológicas e neurológicas são exemplos valiosos.

Os esforços notáveis ​​que são feitos em tecnologias de imagem molecular demonstram a sua importância potencial e gama de aplicações. A geração de modelos animais específicos para doenças e o desenvolvimento de sondas específicas para alvos e repórteres geneticamente codificados são outro componente importante. Devem ser feitas melhorias contínuas na instrumentação, na identificação de novos alvos e genes e na disponibilidade de sondas de imagem melhoradas. As sondas de imagem multimodais devem proporcionar transições mais fáceis entre estudos laboratoriais, incluindo estudos em pequenos animais e aplicações clínicas. Aqui, revisamos estratégias básicas de métodos de imagem in vivo não invasivos em pequenos animais para introduzir o conceito de imagem molecular.

Avanços recentes em imagens moleculares nos permitem visualizar processos celulares e subcelulares em indivíduos vivos, tanto em nível molecular quanto em nível anatômico. A imagem molecular é uma imagem genética molecular para visualizar processos celulares por combinação de biologia molecular e imagem biomédica. Esta técnica maravilhosa oferece atenção à pesquisa não apenas em biologia celular molecular, mas também em áreas afins. Uma melhoria notável da imagem molecular foi alcançada na visualização, caracterização e quantificação de processos biológicos pela integração de muitos campos diferentes, como genética, farmacologia, química, física, engenharia e medicina. Em particular, o desenvolvimento de sistemas controlados de entrega de genes e de vetores de expressão gênica promove a geração de vários tipos de genes repórteres para visualização, por exemplo, cloranfenicol acetiltransferase, b-galactosidase, luciferases e proteínas fluorescentes.

Convencionalmente, um plasmídeo recombinante, que contém um gene alvo e um gene repórter, tem sido utilizado para monitorizar a expressão do gene alvo através do ensaio da expressão do gene repórter. No entanto, este método não pode ser utilizado diretamente em animais vivos porque a intensidade de luz invariável das proteínas repórteres não foi suficiente para ser visualizada em animais para imagens não invasivas. Diferentes estratégias são necessárias para monitorar a expressão gênica em imagens in vivo. O acúmulo de sinal de imagem específico para amplificar sua intensidade possibilita a visualização da localização, quantificação e determinação repetitiva da expressão gênica em imagens não invasivas in vivo. Estratégias mais eficazes têm sido tentadas para superar os obstáculos ao monitoramento da expressão gênica in vivo, recrutando métodos da radiofarmacêutica e da física. Pequenos compostos radiomarcados e sondas paramagnéticas foram desenvolvidos para imagens de proteínas específicas e sinais magnéticos, acelerando a tecnologia de imagem molecular não invasiva.