Cellular Level In Vivo Dynamic Organ Imaging
关于 IVIM Technology, Inc.
IVIM Technology, Inc. 是尖端活体共聚焦和双光子显微镜系统的领先制造商，提供全面的临床前细胞水平活体成像 CRO 服务、培训和咨询。IVIM 以其最先进的活体成像技术而闻名，获得了来自哈佛大学、约翰霍普金斯儿童医院、赛诺菲、ILIA Biologics、Curacle、ABL Bio、马萨诸塞大学、首尔大学医院、高丽大学医学院、北京大学医学部和中国科学基础医学与癌症研究所等全球知名机构的赞誉。IVIM 在全球已售出超过 30 台设备，并在此基础上不断创新，致力于为各种相关研究和医学成像提供最先进的解决方案。
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利用 IVIM Technology 的组织稳定器（IVM-Tissue Motion Stabilizer, IVM-TMS）实现活体小鼠内的动态器官成像 |
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成功克服活体成像中的各项挑战
活体成像对于细胞水平的活体动物研究是至关重要的。然而，由于动物在活体状态下，其内部器官的搏动和动物本身的运动（如呼吸等）可能会改变成像区域，因此捕获深层组织的高分辨率图像极具挑战性。本简报分享了我们的客户通过利用 IVIM 的产品在活体小鼠上进行实时细胞水平活体成像实验后的见解。在指出进行细胞水平活体成像时因为高搏动器官（如，心脏、肺、胸腺和子宫）所遇到的困难后，本简报解释了 IVIM Technology 的 IVM-TMS 和先进的成像窗口，以及简单易用的成像技术是如何有效地解决这些难题的。
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最小化微米级移动以辅助成像
动态器官成像的主要挑战在于如何最小化可能会影响清晰观察的微米级移动。为了克服组织运动带来的困难，我们开发了一种新的解决方案 —— IVM-TMS。它利用负压将跳动的器官牢固地固定在成像窗口内合适的位置，确保成像条件稳定，并最大程度地减少运动伪影。通过对组织施加吸力，IVM-TMS 系统可以限制组织的运动，从而实现在动态环境中的高质量成像。IVM-TMS 包含一个圆形金属成像窗口及一个吸泵，两者协同工作以稳定观察部位，同时减轻脉动的影响（图一）。 |
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IVM-TMS 在活体动态器官细胞水平成像中的应用 |
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图二：活体动物装置与 IVM-TMS 的实际使用场景 |
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由于 IVM-TMS 系统解决高搏动器官（如心脏、肺部、胸腺及子宫）中组织运动的挑战，其对于细胞水平的活体成像来说是必不可少的。与肺部不同的是，心脏位于身体深处，需要一种具有更强负压的专门办法来对其进行有效观察。同样，子宫和胸腺的节律性收缩使得利用传统的方法获取清晰的活体图像更加困难。因此，我们对成像窗口进行了多次创新的修改设计，从而克服了子宫、胸腺、肺部及心脏活体成像的各种困难。 |
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开发出能够与 IVM-TMS 结合使用的肺部成像窗口标志着临床前研究的重大进步，特别是针对活体小鼠肺部的研究。成像前的准备过程包括对小鼠进行气管插管以控制呼吸，并移除成像部位的肋骨。成像窗口可以实现活体内组织样品的精确定位，从而进一步优化成像条件以获得准确的结果。成像窗口通过管道与 IVM-TMS 连接，从而实现气流与负压的条件并有效稳定组织。这一设置使得研究人员可以在针对肺部的细胞水平活体成像中详细地观察血流与免疫细胞的活动。 |
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此外，配合 IVM-TMS 来使用活体显微镜可以识别由败血症引起的急性肺损伤（acute lung injury, ALI）所导致的肺部微循环畸变，并揭示其潜在的细胞病理生理机制。例如，在小鼠 ALI 模型中，使用配备了 IVM-TMS 的活体显微镜进行肺部细胞水平可直接实现对肺部微循环和循环细胞的实时可视化。 |
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与相对柔软且易变形的肺部组织不同，位于身体更深处的心脏需要施加更强的负压才能实现有效的可视化。在这个例子中，我们使用了 LysM-GFP 转基因小鼠来观察免疫细胞的动态，并通过静脉注射 CD31 抗体来标记血管及注入用 DiD 标记的红细胞。在胸部切开一个切口并暴露心脏组织后，我们使用了连接了 IVM-TMS 的成像窗口，并将负压控制在 890-920 毫巴，从而稳定组织并实现高质量的心脏成像。
参考：European Heart Journal - Imaging Methods and Practice (2024) 2, qyae062 |
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图六：针对活体小鼠免疫细胞行为及胸腺血管动力学的实时成像 |
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由于胸腺组织十分脆弱并且靠近心脏，对其进行活体成像是十分具有挑战性的。为了解决这一问题并捕捉清晰的图像，我们使用了 IVM-TMS 来对其施加负压，从而实现成像过程中对胸腺组织的稳定。同时，通过使用 IVM-TMS，本研究集中于动态监测微环境中的免疫细胞行为，揭示了饮食、免疫细胞行为及胸腺血管动力学之间复杂的相互作用。通过将二次谐波（Second Harmonic Generation, SHG）成像与免疫细胞中的 GFP 表达相结合，我们对免疫细胞行为与胸腺结构之间的相互关系有了更全面的理解。
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子宫的自然节律性收缩一直是该部位实现高质量活体成像的难点，使用传统的成像方法往往会导致图像模糊或不清晰。我们的子宫成像系统通过利用专门设计的成像窗口（图一），可以实现在成像过程中对子宫的稳定。这一成像窗口有效地减轻了子宫收缩带来的影响，使得研究人员能够在同一位置实现清晰、高分辨率且一致的成像。
子宫由肌肉组织组成，其作用在于维持妊娠并促进分娩。在这些过程中，保证子宫充足的血液供应至关重要。通过观察小鼠在妊娠前和妊娠期间子宫的肌肉组织与血管（图七），我们获得了对由妊娠引起的子宫结构变化及妊娠期间可能发生的疾病更深刻的理解。 |
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图八：利用 IVM-TMS 获得的活体妊娠小鼠的子宫壁成像结果 |
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总而言之，在细胞水平活体成像过程中引入带有真空抽吸功能的成像窗口及 IVM-TMS 标志着活体成像技术的重大进步。通过克服以往可视化动态器官时所面临的各种挑战，这一创新结果为生理研究及生物医学成像开辟了新的前沿，预示着未来实现突破性的发现。 |
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IVIM Technology 专注于开发先进的活体成像技术，拥有授权的设备及尖端的设施。我们的专业领域涵盖活体显微镜、成像配件（如成像窗口及 IVM-TMS）及用于活体成像的标记试剂的开发。 |
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在过去的五年里，我们通过国际合作伙伴在全球销售了超过 30 台设备，体现了我们对提供高质量成像解决方案的承诺。我们致力于提供持续的支持与合作以帮助推动您的研究进展。欢迎关注我们的微信公众号 IVIM Technology，并通过邮箱 information@ivimtech.com 或电话 13706132664 与我们联系。 |
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