[发明专利]基于活体动物体内可见光成像的药物筛选装置

说明书

本发明公开了一种基于活体动物体内可见光成像的药物筛选装置，包括：设备箱、暗箱、设置在设备箱内的电子倍增CCD以及设置在暗箱内的激发光光源、PMT探测器、探测镜头、摄像头，该药物筛选装置还包括可转动设置在所述暗箱内的动物固定组件、用于驱动动物固定组件绕Y轴旋转的第一旋转驱动机构、用于为固定在动物固定组件上的活体动物提供风暖的温控组件以及设置在暗箱内的三维位移机构。本发明中通过三维位移机构实现PMT探测器的探头的自动移动，通过第一旋转驱动机构和动物固定组件能够对固定的活体动物进行旋转，一方面便于实现动物整体的光学检测，另一方面便于与三维位移机构配合进行局部检测，检测过程中操作更加简便、快捷。

技术领域

本发明涉及药物筛选技术领域，特别涉及一种基于活体动物体内可见光成像的药物筛选装置。

背景技术

当前，随着耐药性问题的越发严重，研发新型的抗菌药物及抗肿瘤药物来治疗微生物感染相关疾病及治疗肿瘤已经成为了亟需解决的问题。

药物筛选是现代药物研发流程中的一个重要步骤，用于通过规范化的实验手段从大量化合物或者新化合物中选择具有一定药效的产品。目前，比较常用的药物筛选流程是，动物感染或接种移植瘤、给药、动物处死、脏器研磨与活菌计数等多个环节，该方法存在诸多缺点，例如：操作繁琐，药物研制周期长，成本高。通过活体动物体内成像进行药物筛选能解决这些问题。

活体动物体内成像技术是指应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究的技术，其可用于药物研发。体内可见光成像(optical in vivo imaging)技术主要包括生物发光(bioluminescence)与荧光(fluorescence)成像两种技术。生物发光成像是用荧光素酶(luciferase)基因标记细胞或DNA，利用其产生的蛋白酶与相应底物发生生化反应产生生物体内的探针光信号；而荧光成像则是荧光物质进行标记，在激发光光源作用下，利用荧光标记物形成体内的荧光光源再通过高度灵敏的光探测装置采集光信号，通过光学探测设备(如高度灵敏CCD、PMT微弱光探测器等)来对药物药效进行评价，实现药物筛选。其中，活体荧光成像可采用荧光蛋白标记(荧光蛋白适用于标记肿瘤细胞、病毒、细菌、基因等，通常使用的是GFP、EGFP、RFP等)、荧光染料标记(常用的有Cy3、Cy5、Cy5.5及Cy7，可以标记抗体、多肽、小分子药物等)、量子点标记等标记方法，通过将荧光物注入动物体内，再利用激发光光源照射，之后采集透射出动物的荧光数据可进行药物靶向性研究等分析，能用于药物的筛选。例如，一些抗菌药物筛选系统，通过对动物体发光信号的探测能进行药效的判别，实现药物筛选，但由于其曝光成像要求的时间较长，使得成像检测时需要麻醉动物，而麻醉前后动物的发光强度影响很大，导致测量结果误差大；且这些系统无法稳定测定整个活体动物的发光值以及精确测定动物局部发光值。

为解决上述问题，专利CN109998480A公开了一种体内药物活体筛选系统，其可通过可见光探测来进行药物筛选，能满足动物体内局部微弱光快速测量、精确计数，同时还可以对动物体内微弱光进行整体观察检测。在进行局部精确测量时可实现动物无需麻醉，直接活体测量，发光值稳定、结果准确，测量数据值无需其它处理就可直接用于药物客观评价。该专利为活体动物药物筛选技术提供了一个很好的思路，对于药物筛选研究具有较高的借鉴价值，但该方案仍然至少存在以下不足：

1、该方案进行动物整体观察检测时，将动物固定在生物放置恒温台上，激发光光源从上照射，且电子倍增CCD的镜头也仅从上方采集光信号，使得动物全身并不能得到均匀、充分的激发光照射，且电子倍增CCD的镜头也不能均匀、充分的采集动物全身发出的荧光，使光学探测的灵敏度和深度受到限制，对整体检测的结果会造成较大的误差。