生物医学中的定量技术方法研究

来源:信息学部中文网 时间:2009-04-29 访问次数:852

     以浙江省心脑血管、神经系统药物筛选和中药开发及评价重点实验室、定量与系统生理实验室为主体,集中力量进行了生物医学中的定量技术方法的研究,以建立客观定量地评价生理、病理状态下药物作用的研究平台。充分利用激光共聚焦显微镜、流式细胞仪和全内反射活细胞显微系统等大型仪器,建立了多层次的研究方法,积极探索研究细胞分子水平的生物活性物质或细胞因子的表达及运动,体现了生物医学工程学科交叉的特色,达到定量、直观、客观的程度,研究工作取得了显著的成果,主要包括:

1、全内反射活细胞荧光显微成像技术的建立及应用
(1)大鼠原代脂肪细胞GLUT4囊泡的全内反射荧光显微镜观察及研究
应用全内反射荧光显微系统实现了GFP标记的葡萄糖转运蛋白4(Glucose Transporter 4,GLUT4)囊泡在大鼠原代脂肪细胞中的实时动态成像观察,包括GLUT4囊泡的运动、与膜锚定及融合等具体过程。结合计算机图像处理方法,该技术可对单个GLUT4囊泡进行三维实时追踪分析、GLUT4囊泡运动路径的预测,以及 LUT4囊泡与膜融合的动力学分析等。由此可用来研究胰岛素信号通路以及以GLUT4为作用靶点的药物筛选。相关的研究共发表文章4篇,均为SCI收录。
(2)应用全内反射活细胞荧光显微成像技术观察神经细胞内自吞噬体的运动
应用全内反射活细胞荧光显微系统对神经细胞内自吞噬小体的运动实现了实时的观察,运用计算机图像处理方法,对自吞噬小体的特性进行了定量研究,所获结果已发表论文4篇,为SCI收录。由于在神经细胞自吞噬体研究的独到之处,学科方向负责人郑筱祥教授受杂志社主编邀请作为共同作者发表了相关综述文章,为:Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy in higher eukaryotes Autophagy,2008,4(2):151-175。表明该研究已达国际先进水平。
2、一氧化氮表达的细胞三维图像的可视化和定量分析技术
在神经细胞和内皮细胞培养基础上,利用激光共聚焦显微镜进行了胞内特异性标记的钙离子和一氧化氮的研究,解决了荧光标记、图像重建和三维显示等关键问题,可对胞内钙离子和一氧化氮的变化进行动态检测,直观显示并定量分析胞内钙离子和一氧化氮的空间分布。细胞内一氧化氮激光共聚焦检测技术,相关的文章在 “Cell Biology International”上发表后,美国、德国、新加坡、匈牙利和南斯拉夫等国的科研工作者们纷纷来信索要论文。 美国田纳西大学医学院 Hassid 教授邀请研究方向负责人郑筱祥教授参与编著“一氧化氮检测规程(分子生物学方法学100期2004年)”中间的一章:“应用共聚显微技术在神经细胞中的一氧化氮成像技术”,现已由美国Human Press出版社出版,说明本技术已经达到本领域的国际领先水平。
与此同时,项目在已有的多层次、多水平研究平台的基础上,利用国际先进的多生理参数纪录与分析系统建立活体血流动力学测定技术,可实时纪录和测量血压、体温、心电等多生理参数,对药物作用下血流动力学参数的变化进行动态检测,从而对药效做出定量评价。利用生理参数遥测系统建立大鼠血压、心率等生理参数无干扰检测方法,并开发了可自动进行信号处理、参数提取及分析等软件功能,具有连续、客观的特点,极大排除了主观性和偶然性对实验结果的影响,建立了长期药效评价的生理参数遥测技术。应用微电极技术和信号采集系统,建立了清醒动物大鼠中枢神经系统自发和诱发信号特征信息的实时检测方法;利用微透析技术结合HPLC技术建立了清醒动物脑内单胺类和氨基酸类神经递质的测定法,可定量评价中药对整体动物中枢神经系统的影响及药物作用部位。为定量研究中药对中枢神经系统的作用提供依据。建立了大鼠大脑中动脉栓塞性脑缺血模型和小鼠缺血模型,并对其缺血的症状、缺血区体积定量、血管通透性、脑切片病理检查以及相关神经递质进行了研究,可定量评价抗脑缺血中药的作用,并应用于中药筛选。利用内皮细胞损伤-黏附模型、巨噬细胞源泡沫细胞模型和平滑肌细胞源泡沫细胞模型等模型,应用微电子生物传感芯片、流动小室结合活体细胞显微术、激光共聚焦显微术和流式细胞术等现代研究技术,并结合图像软件分析技术,建立了多细胞层次抗动脉粥样硬化药物药效学评价方法技术。建立慢性不可预见性应激的动物抑郁模型,采用活体微透析技术和高效液相色谱-电化学检测联用技术,实现了动态观测动物海马区单胺类神经递质及代谢产物的变化,如5-羟色胺,去甲肾上腺素,多巴胺及其相应的代谢产物,可从神经生化角度实时、定量地评价药物的作用机制。
这些技术方法具有定量直观的特点,体现在中药药理药效研究中,可从不同角度、不同层次说明中药的药效并进行药物筛选,实验室完成的项目“生物医学工程技术在中药开发中的应用”,获得了2005年浙江省科学技术进步一等奖。
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