Système d'imagerie in vivo pour petits animaux

L’imagerie des petits animaux est un outil précieux pour étudier de nouveaux médicaments et valider leur potentiel in vivo. La tomodensitométrie et l'IRM sont de bonnes méthodes d'imagerie anatomique et fonctionnelle, mais ne peuvent pas être utilisées de manière fiable pour l'imagerie moléculaire car elles nécessitent des doses de médicaments potentiellement pharmacologiquement actives. Les méthodes optiques d'imagerie peuvent être réalisées au niveau du traceur en utilisant des techniques d'imagerie par bioluminescence et par fluorescence, mais elles ne peuvent produire que des images planaires qui ne peuvent pas fournir de données quantitatives. L'imagerie des petits animaux avec PET et SPECT permet l'étude non invasive de nouveaux médicaments ainsi que de leurs effets sur les animaux sur des périodes de temps prolongées. Les méthodes sont directement transférables en clinique et offrent un moyen rapide et rentable de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques.

L'imagerie des petits animaux présente de nombreux avantages significatifs : études longitudinales sur le même animal, capacité à visualiser de manière non invasive les altérations anatomiques et physiologiques, niveaux de contraste d'imagerie multiples, capacité à collecter un ensemble complet de données tridimensionnelles et possibilité de fusionner des images provenant de plusieurs modalités d'imagerie.

Le spécial sur l'imagerie des petits animaux par TEP haute résolution présente la physique de la détection des chambres à gaz et la réémergence potentielle des systèmes de détection de gaz pour les études sur les petits animaux à une résolution de 1 mm avec des références appropriées à d'autres systèmes d'imagerie animale TEP, notamment la TEP/CT et la TEP. /IRM. Alors que des animaux plus gros ont été étudiés sur des systèmes d'imagerie humains, des dispositifs d'imagerie dédiés avec des résolutions spatiales de l'ordre du millimètre et moins sont nécessaires pour les petits animaux tels que les rats et les souris. La technologie PET de ce chapitre est basée sur des détecteurs à chambre proportionnelle multifils (MWPC). Des aspects importants de l'utilisation de modèles animaux seront abordés, et les applications spécifiques des techniques d'imagerie sur petits animaux dans le diagnostic des maladies cardiovasculaires, oncologiques et neurologiques en sont des exemples précieux.

Les efforts remarquables déployés sur les technologies d’imagerie moléculaire démontrent leur importance potentielle et la gamme de leurs applications. La génération de modèles animaux spécifiques à une maladie et le développement de sondes spécifiques à une cible et de rapporteurs génétiquement codés constituent un autre élément important. Des améliorations continues de l'instrumentation, l'identification de nouvelles cibles et de nouveaux gènes et la disponibilité de sondes d'imagerie améliorées devraient être apportées. Les sondes d'imagerie multimodales devraient faciliter les transitions entre les études en laboratoire, y compris les études sur petits animaux et les applications cliniques. Ici, nous avons examiné les stratégies de base des méthodes d’imagerie non invasives in vivo chez les petits animaux afin d’introduire le concept d’imagerie moléculaire.

Les progrès récents en imagerie moléculaire nous permettent de visualiser les processus cellulaires et subcellulaires chez des sujets vivants au niveau moléculaire ainsi qu'au niveau anatomique. L'imagerie moléculaire est une imagerie génétique moléculaire permettant de visualiser les processus cellulaires en combinant la biologie moléculaire et l'imagerie biomédicale. Cette merveilleuse technique attire l’attention des chercheurs non seulement en biologie cellulaire moléculaire, mais également dans des domaines connexes. Une amélioration remarquable de l'imagerie moléculaire a été réalisée dans la visualisation, la caractérisation et la quantification des processus biologiques grâce à l'intégration de nombreux domaines différents tels que la génétique, la pharmacologie, la chimie, la physique, l'ingénierie et la médecine. En particulier, le développement de systèmes contrôlés de délivrance de gènes et de vecteurs d'expression génique favorise la génération de divers types de gènes rapporteurs pour la visualisation, par exemple la chloramphénicol acétyltransférase, la b-galactosidase, les luciférases et les protéines fluorescentes.

Classiquement, un plasmide recombinant, qui contient un gène cible et un gène rapporteur, a été utilisé pour surveiller l'expression du gène cible en analysant l'expression du gène rapporteur. Cependant, cette méthode ne peut pas être utilisée directement chez les animaux vivants car l’intensité lumineuse invariable des protéines rapporteuses n’était pas suffisante pour être visualisée chez les animaux pour une imagerie non invasive. Différentes stratégies sont nécessaires pour surveiller l’expression des gènes in vivo par imagerie. L'accumulation d'un signal d'imagerie spécifique pour amplifier son intensité permet de visualiser la localisation, la quantification et la détermination répétitive de l'expression génique in vivo par imagerie non invasive. Des stratégies plus efficaces ont été essayées pour surmonter les obstacles liés à la surveillance de l'expression des gènes in vivo en recrutant des méthodes issues de la radiopharmaceutique et de la physique. De petits composés radiomarqués et des sondes paramagnétiques ont été développés pour l'imagerie de protéines et de signaux magnétiques spécifiques, accélérant ainsi la technologie d'imagerie moléculaire non invasive.