三，体内可见光成像技术在干细胞研究方面应用
采用体内可见光成像系统，可以观测到实验动物体内肿瘤的发展进程以及药物治疗所产生的反应[3]，示踪干细胞和淋巴细胞[4-7]，并广泛用于细菌和病毒学研究[8,9]、利用转基因动物进行基因表达研究[10,11]、siRNA研究[12]、细胞凋亡研究[13]、蛋白质相互作用研究[14]等领域。以下简单介绍其在干细胞研究方面的应用：
1. 人造血干细胞重建小鼠造血系统[4]
研究造血干细胞移植的试验性骨髓模型的标准方法为在受体动物死后检测骨髓中供体细胞数量。采用这种方法，每一只实验动物只能提供一个时间点的数据。体内可见光成像技术可用来长期和动态地显示人造血干细胞的异种移植情况。利用表达荧光素酶的慢病毒载体（lentiviral vector），可明显地区分人CD34+和CD34+ CD38-细胞群在受体NOD/SCID小鼠骨髓中的增殖能力。成像数据显示，CD34+细胞在植入后的早期（13天）出现一个峰值，随后信号很快减弱。而对于更原始的CD34+ CD38-细胞，植入后出现较长时间的潜伏期，但在36天时，供体细胞的数量已大大超过相应地植入CD34+细胞群的情况。（图12）
图12荧光素酶标记的不同分化程度的人HSC植入受体小鼠后，植入细胞群随时间变化情况。A，植入CD34+；B，植入CD34+CD38-；C，与B为同一只小鼠，通过成像软件改变标尺以便更加清晰地分辨发光部位。
2) 小鼠造血干细胞重建同源受体小鼠造血系统[5]从表达荧光素酶的转基因小鼠分离出的造血干细胞可用于小鼠同种移植研究。Cao 等利用分离出的表达荧光素酶的造血干细胞来研究植入经辐射处理受体鼠的早期事件和增殖动力学。在移植后的早期，造血干细胞产生离散的聚集点，分别分布在脾和骨髓部位。早期可检测到的聚集点随后会扩大，形成新的聚集点或以不同的速度消失。这些研究结果揭示了高度纯化的HSC动态的和不同的增殖模式，并证明单个的HSC对重建造血系统的最终贡献程度与早期的定位和增殖无关（图13）。
图13 一只受体小鼠植入250个荧光素酶标记的造血干细胞后供体细胞群随时间变化的情况。第6天时，出现两个发光点，第9天，出现了新的发光点，随后这些新出现的发光点的发光强度减弱或消失（11天），而在脾部的信号强度稳定增加，到21天时整只受体小鼠体内分布有大量的供体细胞。
