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肿瘤学研究是小动物PET/CT分子影像技术的应用热点之一，包含以下重要方面：建立对肿瘤生物模型的监测，进行肿瘤模型的筛选，以及新的药物或ZL方法的LX评价。

①肿瘤模型监测

药物开发过程中的体内抗肿瘤试验，通常需要用到动物肿瘤移植模型。肿瘤移植成功代表着肿瘤模型的成功建立。因为PET显像不仅仅能显示肿瘤所在位置，同时能显示肿瘤特异性分子的表现和活性以及生物学过程，同时是一种无创可连续观察的方法，因此小动物PET/CT是评估肿瘤模型是否已建立成功的一个重要的影像学手段。

下图展示的，就是在肿瘤模型建立过程中使用Super Nova ®PET/CT（平生YL）来跟踪、观测肿瘤模型的大小和生长情况的一个案例。

② 肿瘤模型筛选

       由于PET/CT的无创成像特点，还可以用于肿瘤模型的制备的筛选。以下是某研究者在建立肺小细胞癌裸鼠模型时，使用Super Nova® PET/CT（平生YL）进行高通量的模型筛选，观察造模的效果，评价肿瘤模型。

③ LX评价

在肿瘤的分子生物学模型应用中，通常要根据肿瘤细胞的特点，选择新的分子靶点建立相应的ZL方法，或合成相应的靶向药物进行ZL。新的药物或ZL方法的LX评价，是建立在肿瘤模型的基础上来观察的，小动物PET/CT为LX评价和肿瘤监测提供了有效观察方法。 

Ø  例举1：

发表论文：

131I -Labeled Copper Sulfide-Loaded Microspheres to Treat Hepatic Tumors via Hepatic Artery Embolization

接受杂志：Theranostics

影响因子：8.766

在该文献中[1]，采用小动物PET/CT的影像学手段进行分析，评价了新的肿瘤ZL方法的LX。该研究制备了一种多功能诊疗一体化微球131I-HCuSNPs-MS-PTX，用于肝脏肿瘤的经导管肝动脉栓塞微创ZL，这种化合物结合了化学疗法，放射疗法和光热疗法的多重特性。Super Nova® PET/CT（平生YL）图像的分析结果，即是该化合物微LX法的LX评价的重要指标之一。

  肿瘤模型建立

在研究过程中，研究者使用皮下接种的方式在供体鼠上种植Walker-256肿瘤，并通过Super Nova® PET/CT（平生YL）的扫描观察，监测肿瘤的成长大小。在肿瘤达到6-8mm后，将供体鼠的肿瘤切碎成1mm3的小块移植到受体鼠的肝脏右叶。

 实验方法和过程

在受体鼠接受肿瘤移植10天后，用Super Nova® PET/CT（平生YL）监测肿瘤大小，当肿瘤再次长到6-8mm，通过注射微球进行ZL，并在ZL前及ZL后1-7天，用该小动物PET/CT进行肿瘤体积的扫描观察和SUV值分析，获取肿瘤微创ZL方法的LX：实验组131I-HCuSNPs-MS-PTX加上激光ZL在diyi天后肿瘤对FDG的吸收就显著下降，7天后无FDG吸收；对照组I-HCuSNPs-MS-PTX加上激光ZL在1天后肿瘤对FDG的吸收下降，但是2天后迅速上升；其他不ZL、或仅使用1种或2种ZL特性的化合物的对照组均显示出肿瘤的生长。

 实验结论

研究者认为，经此LX评价，多功能诊疗一体化微球131I-HCuSNPs-MS-PTX，+Laser用于肝脏肿瘤的经导管肝动脉栓塞微创ZL，是有临床应用前景的。

Ø  例举2：

发表论文：The combined therapeutic effects of 131iodine-labeled multifunctional copper sulfide-loaded microspheres in treating breast cancer

接受杂志：ActaPharmaceuticaSinica B

同年，研究者又使用Super Nova® PET/CT（平生YL）观察了此药物和ZL手段在乳腺肿瘤ZL中的LX并发表了新论文[2]。研究者将乳腺肿瘤细胞种植到大鼠（母）的第二乳房脂肪垫中，并持续观察直到肿瘤长到5-6mm，随后注射微球进行ZL，同时与其他ZL方式进行对照。在此LX评估过程中，始终使用Super Nova® PET/CT来跟进治LX果，结果显示，131I-HCuSNPs-MS-PTX+Laser的方式对乳腺肿瘤的ZL也十分有效。

综述：小动物PET/CT在肿瘤学研究中已日益发挥出其重要的作用，是预临床医学研究的一把锐器。

附录：

在PET/CT肿瘤学研究中，常用放射性核素标记参与生物体生理代谢的药物或物质，如18F标记的18F-FDG，在葡萄糖代谢率高的肿瘤组织摄取18F-FDG后局部放射性浓度倍增，在PET影像上形成很强的对比度，这种对比度随肿瘤恶性程度的提高而增强，在生物体活体状态下即可对肿瘤进行监测、分析，获得诊断数据。以下是用于PET肿瘤研究的其他常用药物：

注释：

[1].      Qiufang Liu, YuyiQian, Panli Li, Shaoli Song, et al.131I-Labeled Copper Sulfide-Loaded Microspheres to Treat Hepatic Tumors via Hepatic Artery Embolization[J].Theranostics, 2018, 8(3): 785-799; (IF=8.776）

[2].    Qiufang Liu, YuyiQian, Panli Li, Shaoli Song, et al. The combined therapeutic effects of iodine-labeled multifunctional copper sulfide-loaded microspheres in treating breast cancer[J]. ActaPharmaceuticaSinicaB2018;8(3):371–380

肿瘤学研究是小动物PET/CT分子影像技术的应用热点之一，包含以下重要方面：建立对肿瘤生物模型的监测，进行肿瘤模型的筛选，以及新的药物或ZL方法的LX评价。

①肿瘤模型监测

药物开发过程中的体内抗肿瘤试验，通常需要用到动物肿瘤移植模型。肿瘤移植成功代表着肿瘤模型的成功建立。因为PET显像不仅仅能显示肿瘤所在位置，同时能显示肿瘤特异性分子的表现和活性以及生物学过程，同时是一种无创可连续观察的方法，因此小动物PET/CT是评估肿瘤模型是否已建立成功的一个重要的影像学手段。

下图展示的，就是在肿瘤模型建立过程中使用Super Nova ®PET/CT（平生YL）来跟踪、观测肿瘤模型的大小和生长情况的一个案例。

② 肿瘤模型筛选

       由于PET/CT的无创成像特点，还可以用于肿瘤模型的制备的筛选。以下是某研究者在建立肺小细胞癌裸鼠模型时，使用Super Nova® PET/CT（平生YL）进行高通量的模型筛选，观察造模的效果，评价肿瘤模型。

③ LX评价

在肿瘤的分子生物学模型应用中，通常要根据肿瘤细胞的特点，选择新的分子靶点建立相应的ZL方法，或合成相应的靶向药物进行ZL。新的药物或ZL方法的LX评价，是建立在肿瘤模型的基础上来观察的，小动物PET/CT为LX评价和肿瘤监测提供了有效观察方法。 

Ø  例举1：

发表论文：

131I -Labeled Copper Sulfide-Loaded Microspheres to Treat Hepatic Tumors via Hepatic Artery Embolization

接受杂志：Theranostics

影响因子：8.766

在该文献中[1]，采用小动物PET/CT的影像学手段进行分析，评价了新的肿瘤ZL方法的LX。该研究制备了一种多功能诊疗一体化微球131I-HCuSNPs-MS-PTX，用于肝脏肿瘤的经导管肝动脉栓塞微创ZL，这种化合物结合了化学疗法，放射疗法和光热疗法的多重特性。Super Nova® PET/CT（平生YL）图像的分析结果，即是该化合物微LX法的LX评价的重要指标之一。

 肿瘤模型建立

在研究过程中，研究者使用皮下接种的方式在供体鼠上种植Walker-256肿瘤，并通过Super Nova® PET/CT（平生YL）的扫描观察，监测肿瘤的成长大小。在肿瘤达到6-8mm后，将供体鼠的肿瘤切碎成1mm3的小块移植到受体鼠的肝脏右叶。

  实验方法和过程

在受体鼠接受肿瘤移植10天后，用Super Nova® PET/CT（平生YL）监测肿瘤大小，当肿瘤再次长到6-8mm，通过注射微球进行ZL，并在ZL前及ZL后1-7天，用该小动物PET/CT进行肿瘤体积的扫描观察和SUV值分析，获取肿瘤微创ZL方法的LX：实验组131I-HCuSNPs-MS-PTX加上激光ZL在diyi天后肿瘤对FDG的吸收就显著下降，7天后无FDG吸收；对照组I-HCuSNPs-MS-PTX加上激光ZL在1天后肿瘤对FDG的吸收下降，但是2天后迅速上升；其他不ZL、或仅使用1种或2种ZL特性的化合物的对照组均显示出肿瘤的生长。

  实验结论

研究者认为，经此LX评价，多功能诊疗一体化微球131I-HCuSNPs-MS-PTX，+Laser用于肝脏肿瘤的经导管肝动脉栓塞微创ZL，是有临床应用前景的。

Ø  例举2：

发表论文：The combined therapeutic effects of 131iodine-labeled multifunctional copper sulfide-loaded microspheres in treating breast cancer

接受杂志：ActaPharmaceuticaSinica B

同年，研究者又使用Super Nova® PET/CT（平生YL）观察了此药物和ZL手段在乳腺肿瘤ZL中的LX并发表了新论文[2]。研究者将乳腺肿瘤细胞种植到大鼠（母）的第二乳房脂肪垫中，并持续观察直到肿瘤长到5-6mm，随后注射微球进行ZL，同时与其他ZL方式进行对照。在此LX评估过程中，始终使用Super Nova® PET/CT来跟进治LX果，结果显示，131I-HCuSNPs-MS-PTX+Laser的方式对乳腺肿瘤的ZL也十分有效。

综述：小动物PET/CT在肿瘤学研究中已日益发挥出其重要的作用，是预临床医学研究的一把锐器。

附录：

在PET/CT肿瘤学研究中，常用放射性核素标记参与生物体生理代谢的药物或物质，如18F标记的18F-FDG，在葡萄糖代谢率高的肿瘤组织摄取18F-FDG后局部放射性浓度倍增，在PET影像上形成很强的对比度，这种对比度随肿瘤恶性程度的提高而增强，在生物体活体状态下即可对肿瘤进行监测、分析，获得诊断数据。以下是用于PET肿瘤研究的其他常用药物：

注释：

[1].      Qiufang Liu, YuyiQian, Panli Li, Shaoli Song, et al.131I-Labeled Copper Sulfide-Loaded Microspheres to Treat Hepatic Tumors via Hepatic Artery Embolization[J].Theranostics, 2018, 8(3): 785-799; (IF=8.776）

[2].    Qiufang Liu, YuyiQian, Panli Li, Shaoli Song, et al. The combined therapeutic effects of iodine-labeled multifunctional copper sulfide-loaded microspheres in treating breast cancer[J]. ActaPharmaceuticaSinicaB2018;8(3):371–380

一、研究背景

在啮齿动物中，BAT（Brown Adipose Tissue，棕色脂肪）是一个新陈代谢组织。不同于白色脂肪，棕色脂肪因含有丰富的血管和大量的线粒体，而呈现棕红色的外观，可以在寒冷或饥饿环境下分解线粒体、为生物体提供能量。长久以来，棕色脂肪被认为只存在于小型哺乳动物和婴幼儿中，而近期的研究发现，棕色脂肪同样存在于成人体内，并在能量平衡调节方面发挥重要的功能。由此，棕色脂肪在能量代谢相关疾病如肥胖、Ⅱ型糖尿病以及代谢紊乱等ZL领域显示出巨大的应用潜能，关于棕色脂肪的功能和应用也迅速成为一个新的研究热点[1]。

如何测量棕色脂肪一直是困扰科研人员的一个问题，早期的研究可能需要把实验动物处理，剥离脂肪进行测量，但这种方法并不精确，且无法对棕色脂肪的变化情况进行追踪；研究发现，棕色脂肪对葡萄糖有高摄取，使得18F-FDG（18F标记的葡萄糖类似物）可反映棕色脂肪的能量代谢情况[2][3]，因而小动物PET/CT可以有效评价棕色脂肪的活动，提供棕色脂肪在机体中活动的直观数据，是研究小动物棕色脂肪的一种有效方法和重要工具。

二、研究内容

提醒事项：因在肥胖研究中，白色脂肪棕色化、棕色脂肪激活具有重要意义，因而动物实验中常会用到肥胖体型的实验动物，所以对PET设备的动物舱尺寸以及有效视野有较高的要求。

小知识点：被扫描动物的横向直径（动物体宽）＜动物舱内径＜PET横向有效视野，满足此条件才能重建成像。

本实验使用的设备为平生公司的小动物PET/CT（型号：Super Nova®），该设备的大号动物舱内径为89mm，横向有效视野为100mm，该尺寸满足实验用肥胖大鼠、鼠兔、豚鼠的体宽。

研究者将高原鼠兔作为研究对象，利用Super Nova PET/CT系统（平生YL），观察高原鼠兔在低温环境下，其体内的肩胛骨处棕色脂肪激活状态。高原鼠兔是一种生活于海拔3200~5200米土坡上的啮齿动物，体态浑圆，是青藏高原的特有物种。有研究表明，高海拔地区的鼠兔较低海拔鼠兔皮下脂肪会表现出脂肪代谢能力的适应性改变：棕色脂肪的含量增加，以及棕色脂肪的产热能力的增加。

研究者将实验组高原鼠兔始终置于低温环境中，再与常温环境下的对照组高原鼠兔一起，注射18F-FDG后进行PET/CT扫描，结果显示对照组的肩胛骨处棕色脂肪无明显摄取，而实验组的肩胛骨处棕色脂肪有明显摄取。

实验注明：因棕色脂肪在肩胛骨分布较多，本实验主要探究高原鼠兔实验组和对照组在肩胛骨处棕色脂肪激活状态。Super Nova® PET/CT系统拥有130mm单床位轴向扫描视野范围，可在一个床位下完成鼠兔躯体扫描，能够及时有效获取脂肪代谢动态图像信息。

三、结论

该实验表明，在寒冷刺激下，高原鼠兔肩胛区棕色脂肪激活显著增加，可以利用小动物PET/CT系统进行活体持续性的研究。

鸣谢：青海大学在使用平生公司的小动物PET/CT设备后提供的实验数据和图片分享。

文中注释：

[1].     Cypess, A.M. & Kahn, C.R. The role and importance of brown adipose tissue in energy homeostasis. Curr. Opin. Pediatr. 22, 478-84 (2010).

[2].     Baba S, Tatsumi M, Ishimori T, et al. Effect of nicotine and ephedrine on the accumulation of 18F-FDG in brown adipose tissue[J]. Journal of Nuclear Medicine, 2007, 48(6): 981-986.

[3].     Borga M, Virtanen KA, Romu T, et al. Brown adipose tissue in humans: detection and functional analysis using PET (positron emission tomography), MRI (magnetic resonance imaging), and DECT (dual energy computed tomography) [J]. Methods Enzymol, 2014, 537: 141-159.

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前言

肿瘤学是小动物PET/CT分子影像技术的应用热点之一，主要在评估肿瘤模型的建立、进行肿瘤模型筛选、肿瘤检测及药效评价方面发挥着重要作用。除了在肿瘤方面的应用外，PET还在大鼠的肠道方面有重要应用。

 案例一、小鼠肺部肿瘤

本案例选用的是20g肺部肿瘤小鼠，尾静脉注射FDG260μci,代谢60分钟，采集10分钟。从图像中看出左侧肺部有一明显肿瘤区域。

案例二、FDG在大鼠肠道的显像

盐酸二甲双胍是一线降糖药，本类药物不刺激胰岛β细胞，对正常人几乎无作用，而对2型糖尿病人降血糖作用明显。它不影响胰岛素分泌，主要通过促进外周组织摄取葡萄糖、控制葡萄糖异生、降低肝糖原输出、延迟葡萄糖在肠道吸收，由此达到降低血糖的作用。

本案例使用的是238g糖尿病大鼠，在使用了二甲双胍药物后，尾静脉注射FDG270μCi，代谢半小时后扫描，采集10分钟。从图像可以看出，肠道内FDG聚集，推测二甲双胍可能刺激葡萄糖从血液循环到肠腔内空间的转移。

案例三：大鼠胃切除后的炎症反应

本案例选用的是251g大鼠，胃部切除手术后尾静脉注射FDG  370μci,代谢一个小时，采集十分钟。从图像可以看出胃部切除部分的边缘有更多的FDG摄取，提示炎症的发生。胃部切除的部分也可以通过软件自动计算切除部分的体积等。

结尾：小动物pet/ct是当今医药领域及生物工程方面的领先技术。通过对小型啮齿动物(小鼠或大鼠)进行活体状况下的功能及解剖成像，获得该动物身体功能成像、药物分布等情况，能对肿瘤、神经、心血管等疾病以及遗传基因研究及药物临床前筛选等提供先进的技术支持。

 骨质疏松研究

显微CT成像对骨质疏松症的研究尤为重要，特别是疾病进展和治LX果，因为它是少数能够提供骨矿物质含量和密度信息的成像技术之一。通过高分辨率的显微CT测量这些变化，有助于开发ZL剂并理解控制这些过程的分子机制。 

在骨质疏松的动物研究中，雌性鼠双侧卵巢摘除是一个较成熟的模型，可以成功建立模拟雌激素缺乏而导致的骨质疏松症状。 

例：有A-F编号的6个实验大鼠离体股骨样本，其中A是正常对照组，B到F为骨质疏松组（去卵巢造模）使用不同抗骨质疏松药物干预。分割处理如图1所示；感兴趣区骨小梁的展示如图2；ROI骨小梁和ROI皮质骨的相关骨参数计算如表1.

 骨再生材料研究

有关材料植入物的骨骼研究中，通常的目标是检查骨整合，即植入物周围的骨骼状态。显微CT可以提供植入物和周围骨骼的3D图像数据，并提供相关分析。

 骨关节炎研究

建立骨关节炎（OA）动物模型是寻找关节炎疾病有效ZL措施的重要途径。因显微CT可探测骨皮质的微小结构改变，与其他影像学方法相比，在评估小关节中有很大的优势。利用显微CT可以评估骨性关节炎进展中软骨骨质的微小变化，评估骨密度以及软骨骨化情况来研究骨性关节炎的病理生理，以及软骨中的钙质沉积变化。 

骨关节炎是以关节软骨下骨硬化或囊性变，关节边缘骨质增生，滑膜增生，关节间隙变窄为主要特征。

实验设备：VENUS® Micro-CT 

            中文名：桌面型高分辨显微CT

            型号：VNC-100

前言

肿瘤学是小动物PET/CT分子影像技术的应用热点之一，主要在评估肿瘤模型的建立、进行肿瘤模型筛选、肿瘤检测及药效评价方面发挥着重要作用。肺癌是呼吸系统中最常见的一种恶性肿瘤。当肿瘤细胞从原发部位，经淋巴道，血管或体腔等途径，到达其他部位继续生长时即发生了肿瘤的转移。 

本篇几个案例是采用同批小鼠，用同一接种技术，在肺部种植肿瘤后的不同效果，用以评估肿瘤模型是否建立成功，并进行肿瘤模型筛选，为后续药物测试做前期准备。

结尾：

肺是呼吸系统的主要器官，除了主管呼吸功能以外还具备非呼吸性的防御、免疫及内分泌代谢功能等。肺对于我们人类来说至关重要，因此肺部发生的疾病也严重威胁着人类健康，通过先进的PET/CT技术可以对肿瘤的发生、发展进行持续观测。随着Micro-PET/CT的普及，在肺癌方面的研究会得到越来越多的突破。

呼吸门控的应用价值
由于小动物的呼吸节律受植物神经系统和大脑系统的双重控制，因此呼吸节律比心脏搏动更加多变和不规则。呼吸运动会造成小动物PET和CT图像的模糊、空间分辨率下降、PET定量偏差等。

呼吸门控技术是消除呼吸运动影响Z常用的方法。
 

呼吸门控的技术分类与介绍
根据呼吸信号的来源，可以将呼吸门控分为硬件门控和软件门控，硬件门控的呼吸信号来自传感器真实探测到的呼吸生理信号，软件门控的呼吸信号来自采集数据的分析。

1. 基于硬件的呼吸门控: 依据外接硬件设备探测的呼吸振幅信号，进行多时相或单时相分割、截取，然后将所有呼吸周期中同一时相的PET或CT数据进行合并重建，获得多幅或单幅“静止”的PET或CT图像，从而消除运动伪影，改善PET和CT图像的分辨率、信噪比及对比度。用这个方法，可提高PET或CT图像中器官和病灶边界的准确性，同时提高PET定量指标的jing准度，包括SUV值、代谢体积、总糖酵解值等，从而提升诊断和LX评价的准确性。另外，CT采用相同或相似的硬件呼吸门控系统，PET硬件门控能够与CT同步匹配。PET与CT呼吸门控图像jing准空间配准融合后，可进一步提高PET图像的衰减校正准确性和精确度。

2. 基于软件的呼吸门控：基于软件的呼吸门控是从采集的PET或CT数据流中分析、计算呼吸门控信号。计算的方法包括主成分分析法（PCA）、质心法（COM）、谱分析法（SAM）等等。一般通过感兴趣区追踪病灶、高摄取器官的运动情况，利用算法分析某些特征参数值的变化，以其反映呼吸运动程度，从而提取呼吸信号。
由于PET基于软件的呼吸门控算法常基于PET计数的变化，器官或病灶的动态计数变化（放射性显像剂的摄取、排泄等）会干扰呼吸信号计算的准确性；当病灶较小、摄取较低时，算法可能低估呼吸运动的幅度；CT基于软件的呼吸门控算法也易受动物体态、体形等影响，可能呼吸运动幅度造成误判。
此外，更重要的是，PET和CT共同使用硬件门控系统，避免了软件门控图像兼容和匹配可能存在的困难。因此，目前业界常将软件门控作为一种呼吸运动伪影校正的辅助技术，并不能替代硬件呼吸门控。
 

基于硬件的呼吸门控的图像展示

例1：通过门控技术的应用，NEMO® Micro CT扫描成像，可以有效地去除呼吸运动导致的伪影，提高了CT图像中器官边界的准确性。

1、Identification of novel umami peptides from myosin via homology modeling and molecular docking
基于同源建模和分子对接的新型肌球蛋白鲜味肽的鉴定    渤海大学    Food Chemistry 344 (2021) 128728

2、Enrichment of the umami‐taste‐active amino acids and peptides from crab sauce using ethanol precipitation and anion‐exchange resin
利用乙醇沉淀和阴离子交换树脂从蟹酱中富集鲜味活性氨基酸和多肽    广西大学    J Food Process Preserv. 2021;00:e15390

3、In silico identification of novel small molecule umami peptide from ovotransferrin
卵转铁蛋白新鲜味小分子肽的硅胶鉴定      

4、Proline-glucose Amadori compounds: Aqueous preparation, characterization and saltiness enhancement
脯氨酸-葡萄糖Amadori化合物:水相制备、表征和盐度增强     江南大学食品学院食品科学与技术国家重点实验室    Food Research International Volume 144, June 2021, 110319

1、Production of an innovative mixed Qu (fermentation starter) for waxy maize brewing and comparison of the quality of different waxy maize wines
一种创新的混合曲(发酵发酵剂)的生产和不同的糯玉米酒的质量比较    南京农业大学    J Sci Food Agric 2020

2、Taste-active indicators and their correlation with antioxidant ability during the Monascus rice vinegar solid-state fermentation process
红曲霉米醋固态发酵过程中味觉活性指标及其与抗氧化能力的相关性    北京市食品科学研究院   Journal of Food Composition and Analysis
Volume 104, December 2021, 104133

3、Sensory Characteristics of Two Kinds of Alcoholic Beverages Produced with Spent Coffee Grounds Extract Based on Electronic Senses and HS-SPME-GC-MS Analyses
基于电子感官和HS-SPME-GC-MS分析的两种用废咖啡渣提取液生产的酒精饮料感官特性    海南大学食品科学与工程学院    Fermentation 2021, 7(4), 254; 

4、Flavor characteristics of rice wine fermented with mixed starter by molds and yeast strains
用霉菌和酵母菌株混合发酵剂发酵米酒的风味特征     上海工程学院香精香料技术学院   

 概述

基于 T 细胞的疗法正在迅速发展成为许多癌症的有效一线ZL选择。近年来， FDA 已经批准了几种针对免疫检查点的ZL性抗体和小分子用于临床，以补充和提高T 细胞的靶向性和有效性。这些免疫检查点YZ剂的临床前筛选需要强大的体外肿瘤模型来评估 T 细胞杀伤效率。但是，传统的 2D 肿瘤模型通常缺乏生物学相关性和复杂性来预测体内或临床结果。 3D 生物打印平台以及许多其他 3D 培养方法，提供了在生理上更相关的组织模型中自动筛选各种分子和药物的潜力。在此，在此概念验证研究中，我们描述了小鼠肺癌的同系生物打印肿瘤模型，以在细胞细胞毒性测定中评估免疫检查点YZ剂（PD-1）。在生物印记的肿瘤中观察到 T 细胞浓度依赖性杀伤， 并且添加免疫检查点抗体进一步增强了 T 细胞杀伤效力。有人建议，生物打印的 T 细胞细胞毒性测定法可能使研究人员能够在更有效的转化模型中筛选检查点YZ剂。

引言

       T 淋巴细胞（T 细胞）在实现对传染病和癌症的长期免疫中起着至关重要的作用。 T 细胞可以在感染或癌细胞表面上的主要组织相容性复合物（MHC）分子的背景下识别特定抗原。这种特异性识别导致 T 细胞分泌有毒颗粒，从而特异性杀死靶细胞。传统上，已经使用在二维（2D）单层中生长的靶细胞进行了 T 细胞杀伤（细胞毒性）测定（Golstein，2018）。这些 2D 分析可通过成像或其他方式快速轻松地进行终点分析。但是，在人体内部，T 细胞介导的靶细胞杀伤发生在三维（3D）环境中，这归因于 T 细胞迁移或渗入 3D 组织核心的其他障碍。因此，3D T 细胞细胞毒性测定法在生理上更相关，并被认为可以更好地预测体内实验的结果。在免疫刺激剂的临床试验中，使用三维肿瘤模型进行细胞毒性试验越来越受到关注。

检查点阻断疗法的ZX发展彻底改变了癌症ZL领域，通过YZ免疫检查点来增强 T 细胞介导的肿瘤细胞杀伤（Topalian，2016）。几种检查点YZ剂，例如抗PD1 和抗 PD-L1 抗体，已被批准用于临床（Sharon，2014 年）。然而，开发高通量 T 细胞毒性测定法以快速和低成本地筛选此类YZ剂的需求仍然没有得到满足。

      已经研究了几种 3D 肿瘤模型，包括球状体、悬滴和微流控芯片模型，用于 T 细胞细胞毒性测定。 例如，胶原蛋白-纤维蛋白凝胶用于在 3D 环境中生长癌细胞，以确定杀死所有癌细胞所需的 T 细胞的JD浓度（Budhu，2010）。最近，微流体球体培养用于免疫检查点封锁的体外分析（Jenkins，2018）。 尽管这些模型在模仿体内环境的某些方面显示出希望，但它们通常通量低或无法考虑细胞外基质（ECM）在肿瘤生物学中的关键作用。

      生物打印是一项新兴技术，使研究人员能够自动化制造肿瘤构建体以筛选抗ai药或免疫刺激剂。该技术沉积了一种充满细胞的 ECM 材料（通常称为生物墨水），与肿瘤细胞混合，随后进行化学或热固化，从而为打印结构提供机械强度。在这里，我们探索了3D T 细胞细胞毒性测定法的生物打印技术的潜力，以帮助评估免疫检查点YZ剂。

材料和方法

细胞准备

为该项目选择了小鼠肺癌细胞系（LLC-1）和同型 OT-1T 细胞。两种细胞类型均在C57BL/6 背景中。 Lewis 肺癌细胞（LLC-1）从美国典型培养物保藏ZX（ATCC）获得，并根据建议的方案进行培养，每 3 至 4 天传代一次。 为了促进活肿瘤细胞的成像，将编码红色荧光蛋白（RFP）的质粒引入 LLC-1 细胞，以生成稳定的 LLC-RFP 细胞。LLC-RFP 细胞（此后称为“LLC-1”）用于其余实验。按照先前发布的方案（Nath，2016 年），使用 0.75µg / mL SIINFEKL（Ova）肽（New England Peptide）培养 OT-1 脾细胞并将其灌注 5 天。 在第 5 天的共培养研究中，未经进一步纯化就使用了引发的细胞毒性 T 淋巴细胞（CTL）。

生物墨水的制备和生物打印

中和胶原蛋白 I（CELLINK），并与每毫升胶原蛋白中的 106LLC-1 细胞混合。将所有组件（包括注射器，针头和针尖）置于冰上，直至准备使用。将温度控制的打印头（TCPH）设置为 8°C，而将打印床设置为 10°C。使用 BIO X（软件版本 1.8）上的液滴功能在 96 孔板（n= 3）中对三维 LLC-1 肿瘤进行生物打印（见图 1）。印刷后，将 96 孔板转移到 37°C 的恒温培养箱中 20 分钟，以使胶原蛋白聚合。接下来，将 200 µL DMEM 培养基添加到每个孔中。 媒体每 3 天刷新一次。 肿瘤生长 5 天，然后与 T 细胞共培养。

图 1. 肿瘤的三维（3D）生物打印。 使用 BIO X 的液滴打印功能，用胶原蛋白对 Lewis 肺癌细胞（LLC-1）进行胶原蛋白印刷。将胶原蛋白液滴（肿瘤）热固化并在 DMEM 培养基中保持 5 天，然后再与 T 细胞共培养。

 在第 4 天，将打印的肿瘤与 1 µg/ mL 的 SIINFEKL 肽孵育 24 小时，以使肿瘤细胞表达相关抗原。 在第 5 天， 洗涤打印的肿瘤， 并以不同的效应子与靶标（ E∶T） 比

（0∶5）与 T 细胞共培养 48 小时。对于阳性对照，将肿瘤与依托泊苷或 TNFα孵育以诱导细胞凋亡引起的细胞死亡。 阴性对照孔未接受任何 T 细胞或凋亡诱导剂。对于抗原特异性，少数（n = 8）孔中的肿瘤未用 SIINFEKL ZL，但接受了引发的 T 细胞。为了进行免疫检查点分析， 将引发的 T 细胞用 1μg/mL 的抗 PD-1 抗体（ 克隆RMP1-14，InVivoMab）预处理 1 小时，然后将其加入与肿瘤的共培养物中（n = 8）。保留 IgG 同种型对照用于比较。

影像和统计

如先前所述（Steff，2001；Strebel，2001），RFP 荧光的损失被用作肿瘤细胞死亡的读数。 使用 EVOS Auto 2 荧光显微镜进行成像。 使用 ImageJ 软件（NIH）测量荧光强度，并使用 Graphpad Prism 8 进行图形翻译和制备。通过使用学生的 t 检验在 Prism 中对统计结果进行统计，数据表示为平均值±SEM。

结果与讨论

肿瘤细胞生长和球状体形成

      BIO X 上的液滴功能能够自动将稳定的胶原蛋白肿瘤液滴分配到 96 孔板中。 液滴形状和孔位置的均匀性有助于整个显微镜和分析工作流程。 对打印的肿瘤进行 RFP 荧光成像，并用 Calcein AM 染色以确定细胞活力。 图 2 中显示的结果表明，LLC-1 细胞在第5 天在打印的肿瘤中是可行的。此外，这些细胞被限制在胶原蛋白内，而不是逃逸其结构以在 2D 表面上生长。

图 2. 肿瘤细胞的生长和生存力。 对打印的肿瘤进行 RFP 荧光成像，并用钙黄绿素 AM 染色以确定 T 细胞筛选前第 5 天的细胞活力。

3D 中的 T 细胞细胞毒性测定

T 细胞介导的细胞毒性被定量和定性验证。 当将肿瘤与 T 细胞共培养时，观察到肿瘤细胞活力的 T 细胞浓度依赖性降低（见图 3A）。 在 5：1（E：T）的比率（代表 106 CTL/孔）下，与无 CTL 对照相比，观察到了肿瘤生存力的统计学显着降低（p=0.0003）（〜30％）。 在存在或不存在 T 细胞的情况下，打印肿瘤的代表性图像显示在图 3B中，当在共培养物中存在 T 细胞时，RFP 荧光显示出质的下降。T 细胞能够附着在胶原屏障上并在 3D ECM 环境中与癌细胞相互作用。

图 3. 在第 5 天使用 3D 生物打印的肿瘤模型进行 T 细胞细胞毒性测定。（A）观察到 T 细胞浓度依赖性地降低了肿瘤细胞的活力，这是通过 RFP 荧光的丧失来确定的。 CTL 的数量代表每孔的总 CTL。 （B）显示了在存在或不存在 T 细胞的情况下打印的肿瘤的代表性图像。 使用相同的采集参数拍摄图像。

免疫检查点测定

为了扩大 T 细胞杀伤的效用或限制，将肿瘤与经抗 PD1 抗体预处理的初免 T 细胞以 5：1 的 E：T 比例共培养。如图 4 所示，与同种型对照相比，使用抗 PD1 抗体阻断 PD-1 / PD-L1 轴显示出 T 细胞介导的肿瘤细胞杀伤的增加（p＝0.0039）。 因此，由于 PD-1 检查点的阻滞，引发的 T 细胞能够更有效地附着在胶原蛋白屏障上， 更有效地浸润和杀死肿瘤细胞。

图 4. 免疫检查 （A）显示了免疫检查点阻断测定的示意图。 单克隆抗 PD1 抗体阻断了 PD1 与 PD-L1 之间的相互作用，从而增强了 T 细胞对肿瘤细胞的杀伤力。（B）在 IgG 同种型对照或抗 PD1 抗体存在下，将 3D 生物打印的肿瘤细胞与初免化的 T 细胞以 5：1 的 E：T 比例共培养。 PD1 阻断显示出对靶细胞的增强杀伤作用。

结论

v 3D 生物打印技术可用于 T 细胞细胞毒性测定中，以用胶原蛋白打印 RFP 标记的鼠类肺癌细胞。

v 生物打印的肿瘤细胞在胶原蛋白基质内仍然被限制和存活。 观察到 T 细胞浓度依赖性的细胞毒性增加。

v 如文献所述，抗 PD-1 抗体的使用增强了 T 细胞介导的杀伤效率。

v T 细胞细胞毒性测定与高含量成像工作流程兼容，还可以适应其他肿瘤模型，包括患者来源的异种移植，以加快药物筛选过程并推动个性化药物的临床转化。

v 进一步的研究可能包括通过生物打印的肿瘤细胞对抗原呈递的定量，肿瘤中 T 细胞的浸润以及 T 细胞表达的细胞因子。

v 此外，BIO X 上的多孔生物打印格式可用于扩大对生物试剂（例如免疫检查点YZ剂）和工程 T 细胞（CAR-T）的高通量筛选的支持。

参考文献

1. Budhu, S., Loike, J. D., Pandolfi, A. CD8+ T cell concentration determines their efficiency in killing cognate antigen-expressing syngeneic mammalian cells in vitro and in mouse tissues. Journal of Experimental Medicine. 2010; 207(1): 223–235. DOI: 10.1084/jem.20091279.

2. Golstein, P. and Griffiths, G. M. An early history of T cell-mediated cytotoxicity. Nature Reviews Immunology. 2018; 18(8): 527–535. DOI: 10.1038/s41577-018-0009-3.

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小动物臭氧染毒装置助力心血管健康研究

近期西安交通大学公共卫生学院吴少伟教授课题组在心血管领域din尖期刊European Heart Journal(欧洲心脏杂志，IF=35.86)以“Ozone Pollution and Hospital Admissions for Cardiovascular Events”（臭氧污染与心血管事件的住院风险）为题发表关于环境大气臭氧污染急性暴露与心血管疾病住院风险的重要成果，研究结果显示，大气O3急性暴露与主要心血管疾病（除外出血性中风）的住院人数增加均有显著关联，且独立于其他大气污染物。欧洲有关团队的预测研究表明，由于气候变化导致地球气温上升，形成了有利于O3生成的光化学条件，O3将在未来成为一个更加显著的健康危险因素；气候变化和空气质量之间紧密相连，从长远来看，减少排放以应对quan球变暖，将对缓解O3污染和改善空气质量起到关键作用”。

随着我国经济的飞速发展，空气污染问题日益突出。除了广泛关注的固态颗粒物( particulate matter，PM) 外，臭氧 ( O3 ) 越来越成为夏季重要的环境污染物，臭氧与人群健康的关系也逐步受到重视，已成为研究的热点。目前quan球及中国的O3污染水平有逐年升高的趋势，这与地球气候变暖有关。因O3是一种二次污染物，在环境中主要由光化学反应生成，而光化学反应在太阳辐射强烈、气温较高的情况下更明显。中国近年来的空气污染治理行动在很大程度上降低了空气中颗粒物的污染水平，但副作用则是空气变得干净后，直达地面的太阳辐射增强，从而导致光化学反应加速，生成了更多的O3，引起近地面O3污染水平的上升，以往针对空气污染影响心血管疾病风险的研究证据主要集中于颗粒物上，特别是PM2.5，而针对O3效应的研究相对较少且证据不太一致。

元森凯德（YSKD）公司研制的小动物臭氧染毒装置助力心血管健康研究，通过高效臭氧发生器，结合无间断的涡流混匀技术，形成均匀稳定的气溶胶，对暴露腔内的大小鼠（或豚鼠）进行全身式臭氧染毒实验，同时也可以观察动物在不同臭氧浓度下的生存状态。

元森凯德（YSKD）小动物臭氧染毒装置主要性能特点包括：1.通过流量计可以增加或减少输氧量，达到实验用臭氧产量和浓度的要求2.数字显示电流表，电流变化情况随时知晓3.LED工作指示灯，通电情况一目了然4.O2输入和O3输出气嘴采用不锈钢材质5.机箱配有百叶和风机双项散热6.通过臭氧产量调节按钮，可以控制臭氧产量7.暴露腔采用透明材质，方便观察8.具有废气处理模块，达到实验室安全排放要求。

臭氧作为一种强氧化性的气体，一方面可与直接接触的人体组织( 呼吸道、肺、角膜等) 产生强烈的氧化效应，导致组织损伤; 另一方面，可通过与肺泡液及肺泡上皮细胞反应生成氧化产物( 醛类，羧酸和过氧化氢)，产物随后进入血液循环，对机体产生更广泛的损伤。血管在机体内参与多种生理生化过程，包括物质运输、维持调节血压、参与凝血及抗凝反应，炎症反应以及内分泌功能。血管损伤是动脉粥样硬化形成、血栓性疾病的重要原因。流行病学研究已显示臭氧暴露会增加心血管疾病死亡率。目前有关臭氧单因素暴露对血管损伤和机制的研究报道较少，元森凯德（YSKD）小动物臭氧染毒装置可以助力填补这方面的空白科研。

关于元森凯德
北京元森凯德生物技术有限公司（YSKD）2013年成立于北京中关村科技园，是一家专业从事生命科学类实验仪器研制、生产与销售的科技创新型企业。服务毒理学、药理学、免疫学、生物安全、大气污染物、化学物质毒性鉴定、临床前药物开发与安全性评价、呼吸系统、环境与健康等领域。
 
元森凯德在中国北京、美国宾夕法尼亚均设有技术联络中心，注重仪器的售前、售中、售后沟通，时刻关注行业的新进展动态，客户群体主要有全国各大高校、实验动物科研单位、药物研发机构、第三方CRO及医院中心实验室等。我们将以领先的技术、优质的产品、完善的服务致力于成为业内优秀的实验仪器设备供应厂商。

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       锂离子电池在充放电过程中，锂离子在正负极之间穿梭。在充电过程中，锂离子从正极脱出经过电解液和隔膜到达负极发生反应。在放电过程中锂离子从负极返回正极嵌入正极材料。在循环过程中，正极材料面临许多的问题如自身体积的变化，晶体结构的改变，界面结构的退化等导致的容量衰减。同样的，负极材料也面临着体积膨胀，枝晶的生长导致的负极材料的粉碎溶解、从集流体表面剥离脱离、电接触变差，短路等一系列问题，这些问题导致材料的容量和循环性能严重下降，甚至电池的起火爆炸。

       原子层沉积（ALD）薄膜沉积可以合成具有原子级精度的材料，基于自限的膜纳米级的控制，可以实现多组分膜的化学成分控制、大面积的薄膜/工艺的可重复性，具备低温处理以及原位实时监控等技术特征。该技术在锂离子电池，太阳能电池，燃料电池以及超级电容器中都具有广泛的应用。

      ALD已经被公认是一种非常有前途的工具可以用来解决锂离子电池以及其他电能储存设备所面临的问题。ALD在锂离子电池中的应用主要分为两个方面：(1)高性能电池电极，隔膜，集流体材料等的制备；(2)表面修饰。其应用主要总结在下图：

1、ALD在电极材料及电解质制备中的应用

a、ALD 用于负极材料的制备

采用ALD技术制备的负极材料主要集中在过渡金属氧化物(TMOs), 如RuO₂, SnO₂, TiO₂和ZnO. 其能量密度比传统的石墨电极高。同时，为了解决TMOs负极材料所面临的挑战，如SnO₂在循环过程中较大的体积变化，TiO₂低的电子跟离子电导率，由超高电导率的碳基材料如石墨烯，碳纳米管以及Mxenes与TOMs组成的复合负极材料可以很好的融合两者的优势。

如：ALD制备的TiO₂/CNF-CFP(carbon fiber paper)负极，具有高可逆容量（272 mAh g⁻¹ at 0.1 A g⁻¹），超高倍率性能(133 mAh g⁻¹ at 40 A g⁻¹) 以及超长循环稳定性（≈ 93%容量保持率在10000 圈 at 20 A g⁻¹）。

b、用于正极材料的制备

通过ALD技术制备的正极材料有非锂化正极如V₂O₅, FePO₄; 锂化正极如LiFePO₄, LiCoO₂以LixMn₂O₄。

如TiO₂/V₂O₅/@CNT paper正极在100 mA g^-1的电流密度下的放电比容量为400 mAh g^-1，达到了理论放电比容量。 同时，正极材料V2O5的溶解问题可以通过TiO₂层得到，同时不损失容量跟倍率性能。

c、SSEs固态电解质的制备

归功于其安全性及循环稳定性，全固态锂离子电池近来成为了研究的热点。ALD可以解决全固态锂离子电池所面临的两大关键性挑战：a.高界面阻抗，b.低离子电导率。 最近采用ALD制备的固态电解质有LiPON, Li7La₃Zr₂O₁₂, LixAlySizO, LixTayOz, LixAlyS and Li₂O-SiO₂.这些含锂SSEs提供了一个关键的技术平台来制备高能量密度，长寿命以及安全的可充放电池。如下图所示，ALD制备的LLZO为制备3D全固态锂离子微电池提供了一条技术路线。

2、ALD在电池电极，隔膜，集流体等表面修饰领域的应用

a、ALD对负极表面修饰的应用

在负极材料中，ALD表面/界面修饰技术主要为了解决从SEI膜引发的系列问题。在循环过程中，SEI膜的大量形成以及体积变化会引起电极的破坏，从而引发新的暴露面导致容量的衰减。如在石墨负极表面沉积Al2O3可以在电池循环了200圈之后有效地保持98%的首圈容量。

锂金属作为负极材料的未来之星，在锂金属的沉积跟剥离过程中，锂枝晶的生长导致电池短路的问题亟待解决。采用ALD技术在锂金属表面构建例如有机/无机复合人工SEI膜，可以有效地抑制锂枝晶的生长。

b、ALD对正极表面的修饰作用

为了解决正极材料表面所面临的电解液分解，相变，析氧以及过渡金属溶解等问题,采用ALD技术在正极材料表面沉积保护层可以作为物理阻挡层或者HF清除层，从而有效地提高电池的循环稳定性跟倍率性能。在正极材料（层状结构：LiCoO₂, LiNixMnyCozO₂,富锂(Li-rich)xLi₂MnO₃·(1 − x)LiMO₂(M = Mn, Ni, Co)，尖晶石结构LiMn₂O₄)表面沉积的ALD镀层主要可以分为四类：a金属氧化物：Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, MgO, CeO₂, Ga₂O₃; b氟化物：AlF₃, AlWxFy; c磷化物：AlPO₄,FePO₄; d含锂化合物：LiAlO₂, LiTaO₃, LiAlF₄。

    “碳达峰”和“碳中和”一直都是能源领域的热点话题，作为助力“双碳”战略的生力军，光伏产业具有举足轻重的地位。目前光伏的主力是硅太阳能电池，它们具有效率高、稳定性好、产业链完备、使用寿命长的优势。然而，晶硅电池的转换效率到达瓶颈，且从硅料到组件至少经过4 道工序，单位制程需要3 天以上，同时还需要大量人力、运输成本等。为了让太阳能的利用更加便捷、高效且廉价，科学界和工业界正在研制新型太阳能电池；钙钛矿太阳能电池就是备受关注的后起之秀，钙钛矿叠层效率极限可达50%，而钙钛矿组件在单一工厂完成生产，原材料经过加工后直接成组件，没有传统的“电池片”工序，大大缩短制程耗时。但是，如何制备大面积且能保持较高效率的钙钛矿太阳能电池，依然是难题，也成了制约其产业化应用的瓶颈。

       原速ALD在钙钛矿电子传输层、空穴传输层、钝化层、封装阻水层等领域已取得了突破性进展，获得了业界的认可。为了更高效地服务于世界光伏产业高地，原速也在上海建立了技术研发中心。截止目前，公司已形成服务于钙钛矿电池研发、中试、100MW、 GW级量产的产线ALD技术解决方案。

1、ALD-SnO2 应用于钙钛矿电池电子传输层 

• ALD 相比于传统沉积技术，在制备超薄膜时具有更优异的均匀性和保形性，以及缺陷更少的优点

2、ALD-NiO 应用于钙钛矿电池空穴传输层 

• ALD 可用于制备性能优异的超薄（<10 nm）NiO 空穴传输层

3、ALD 应用于钙钛矿电池钝化层 

• ALD 超薄膜可以应用于界面处，通过和悬挂键反应的方式减少表面缺陷，或排斥载流子，达到钝化的效果

4、ALD 应用于钙钛矿电池封装 

• 致密的 ALD 膜可达到有效的阻水氧的效果

       1.一般情况下水产养殖中是用来检查水体中浮游动物和浮游植物的，还有在水产动物病害时用来查看寄生虫和细菌，可以更好的帮助自己处理好情况。