导语
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。由于充气肺与软组织之间的高对比度，CT 成像可以以高空间和时间分辨率提供详细的结构信息，因此比其他方法更适合用于肺部疾病模型的监测。Micro-CT 也即小动物 CT，是临床探究肺部疾病的重要影像学工具。接下来小编就带大家了解 Micro-CT 用于肺疾病研究中的几个实例。

01、Micro-CT 用于检测肺部微环境
肺是乳腺癌细胞最常见的转移器官之一。但由于治疗方法有限，据估计，60-70% 的乳腺癌患者死于肺转移。通常来讲，在乳腺癌细胞到来之前，肺的微环境已经发生了变化。因此，通过监测肺部微环境进行早期诊断和治疗干预是非常必要的。
在本研究中，将 4T1 乳腺癌细胞接种到 Balb/c 小鼠耦合的腹部乳腺中，建立肿瘤模型。把小鼠分为对照组和 4T1 实验组，然后就要用到 Micro-CT（Hiscan XM，Suzhou Hiscan Information Thechnology Co.,Ltd）对接种肿瘤细胞的小鼠重复检查。下图分别显示了 21 天和 28 天后实验组的肺转移情况。
实验发现，随着原发肿瘤的生长，CT 图像中有细微的、均匀的弥漫性混浊，而肺组织的 H&E 染色显示炎性细胞浸润增加。在第 21 天和第 28 天，CT 图像和 H&E 染色显示所有荷瘤小鼠都有明显的炎症细胞浸润。结果表明，Micro-CT 可以用来观察肺内微环境的变化和转移情况。此外，与仅提供转移过程快照的组织病理学分析不同，Micro-CT 还可以捕捉到来自动物的纵向信息。

02、Micro-CT 用于干细胞体内示踪
骨髓间充质干细胞 (MSCs) 由于其免疫调节和分化作用，目前正被探索用于特发性肺纤维化 (IPF) 的治疗。IPF 是一种致命的间质性肺病，破坏肺的结构和功能，主要特征为成纤维细胞增生和细胞外基质过度沉积。由于人骨髓间充质干细胞有望在早期炎症和晚期纤维化阶段发挥作用，因此实现其体内持续追踪是非常有意义的。

金纳米粒子 (AuNPs) 由于其显著的 X 射线衰减系数、良好的生物相容性以及易于制备和表面修饰的优点，被广泛应用于 MSCs 的 CT 示踪。以下将介绍 Micro-CT 用于 MSCs 示踪的具体应用，首先列举三种金纳米粒子 CT 示踪剂：
●金纳米粒子 (AuNPs)
●温度敏感金纳米颗粒 (TRAuNPs)
●PH 敏感金纳米颗粒 (CPP-PSD@Au)
以 PH 敏感金纳米颗粒 (CPP-PSD@Au) 作为示踪剂为例，实验主要流程是首先将博来霉素 (BLM) 气管注射到小鼠体内，构建特发性肺纤维化 (IPF) 小鼠模型。BLM 诱导一周后，将标记的骨髓间充质干细胞 (MSCs) 经气管内注射移植到 IPF 模型小鼠的肺内，然后进行 CT（Hiscan XM，Suzhou Hiscan Information Thechnology Co.,Ltd）成像，跟踪移植的 MSCs，同时诊断肺纤维化的进展。
为了研究标记的 MSCs 的 CT 增强效果，将标记的 MSCs 与示踪剂共同孵育，与未标记的 MSCs 相比，经标记的 MSCs 有较高的 CT 值，便于体内 CT 成像检测到标记的 MSCs。下图展示了三种示踪剂的 CT 成像效果。
实验结果表明，用示踪剂标记的细胞显出较强的 CT 成像信号，说明用 CT 技术可以在体内检测和定量标记 MSCs，从而可以通过 CT 成像技术阐明移植的 MSCs 行为与 IPF 治疗之间的关系。下图展示了标记的 MSCs 移植后不同时期的肺部 CT 图像，表明借助 Micro-CT 可以长期持续地跟踪体内的骨髓间充质干细胞。
同时大量研究也表明，通过金纳米示踪剂标记的移植干细胞的长时程、精准 CT 活体示踪，并结合其他生物影像手段，有利于全面、深刻理解疾病治疗过程中干细胞的作用机制，指导干细胞的有效、安全治疗，加快干细胞疗法在临床的广泛应用，为众多患者带来新的希望。 

03、Micro-CT 用于新型冠状病毒的研究
新型冠状病毒 (SARS-CoV-2) 在世界范围的持续蔓延，已经导致数以万计的人死亡。在寻找有效治疗方法时，迫切需要建立人体 SARS-CoV-2 的动物模型。该研究比较了不同谱系的野生型 (WT) 小鼠感染 SARS-CoV-2 的情况，并匹配了具有适应性和先天免疫关键成分有敲除 (KO) 的转基因小鼠品系。并且使用原始患者分离毒株，采用细胞培养第 4 代 (P4) 和 P6 代的 SARS-CoV-2 病毒培养液。
在该研究中，将几种野生型 (WT) 和敲除型小鼠鼻内接种第 4 代 (P4) SARS-CoV-2 毒株。在接种后指定的天数采集肺部信息以测定病毒 RNA 水平，并对肺损伤进行评定。然后用 KO 仓鼠来评估 SARS-CoV-2 免疫应答对肺病理的影响。在感染的野生型 (WT) 仓鼠中，观察到以多形核白细胞浸润、支气管肺炎和水肿为特征的明显肺部病理。下图展示了几个具有代表性的横向显微 ct 图像。
干扰素是对抗病毒感染的第一线先天免疫防御。对于包括 SARS-CoV-1 在内的许多呼吸道病毒，IFN 信号（特别是 I 型和 III 型）在限制体内感染方面发挥了重要作用。实验结果发现，与小鼠相比，叙利亚仓鼠更易感染 SARS-CoV-2 病毒和病毒诱导的肺部疾病。在仓鼠中，先天性免疫反应失调是 SARS-CoV-2 发病机制背后的驱动力，其中信号转导器和转录因子 2 激活因子 (STAT2) 依赖的 I 型和 III 型 IFN 信号在其中发挥双重作用：一方面限制感染和传播，但另一方面推动肺部疾病的恶化。

参考文献：
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