炎症性肠病 – 肠道深层信号提取

炎症性肠病，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎，是一类慢性、易发性、非特异性的肠道炎症疾病。其发病率在全球范围内持续上升，已成为消化系统疾病研究的热点领域。然而，炎症性肠病的发病机制研究以及抗炎药物的疗效评价，长期受困于一个技术难题：结肠位于腹腔深部，前方覆盖着肝脏、胃和小肠，且肠道内容物（尤其是未消化的植物纤维和粪便色素）会产生强烈的自发荧光。当研究者试图通过活体成像技术监测结肠炎症时，来自肠道内容物的背景信号往往比真实的炎症信号高出数倍甚至一个数量级，使得有效信号淹没在背景之中。

传统的炎症性肠病研究高度依赖终点法。研究者每日记录动物体重变化、粪便性状和便血情况，在实验结束时处死动物，取出完整结肠测量长度，进行组织病理学评分。这种方法存在明显缺陷：首先，体重等宏观指标滞后于炎症发生；其次，终点数据无法回答炎症是从结肠近端向远端蔓延，还是从某个局部病灶向外扩散；更关键的是，无法在同一个体内追踪抗炎药物起效的时间过程。

科辰星飞植物/小动物活体成像系统将专为克服泥沙和基质背景干扰而开发的双波长减影算法，成功应用于肠道炎症成像。该技术通过在不同波长下分别采集信号，利用真实荧光素酶发光与背景自发荧光的光谱差异，逐像素扣除肠道内容物和组织本身的背景贡献，仅保留报告基因的真实信号。

研究团队在NF-κB-luc转基因小鼠中建立了DSS诱导的结肠炎模型。NF-κB是炎症反应的核心转录因子，其活化驱动下游数十种炎性因子的表达。使用科辰星飞系统对同一组小鼠进行连续8天的活体成像，结果显示：造模前基线期全腹无明显信号；第2天降结肠区域出现局灶性微弱信号；第4天信号强度较基线上升3倍，并扩散至整个降结肠和直肠；第5-7天信号达到峰值（较基线上升8倍），空间分布显示为弥漫性全结肠炎，与组织病理学中的炎细胞弥漫浸润一致。最为关键的是，将含有肠道内容物的图像与排空肠道后的图像对比显示，科辰星飞的减影算法成功扣除了超过90%的背景干扰，使得真实炎症信号清晰可辨。

该技术已被多家炎症性肠病药物研发企业采用。科辰星飞，使消化道炎症研究实现了“活体、日间、区域定位、背景剔除"的系统性动态监测。