Quantitative Nuclear Imaging in Biology

Institut de Physique Nucléaire, Université de Paris 11, IN2P3-CNRS, 91406 Orsay Cedex, France et GMPIB, Université Denis Diderot Paris 7, 2 place Jussieu, 75251 Paris Cedex 05, France

Abstract

Used initially and extensively for medical diagnosis, nuclear imaging has been progressively extended to other applications like molecular genetics, neurosciences and surgical aids. This review article covers new types of imaging apparatus resulting from this diversification. Far from being exhaustive, we limit ourselves to the three applications cited above, in which our research group has focused its interest. In an extensive first part, we describe three types of detectors dedicated to the three complementary areas of research in genetics at the molecular level: in situ hybridization, gene cartography and DNA sequencing. In addition, we discuss the current limits of these methods and the efforts that we propose to progress further. Then, after recalling some general aspects of in vivo micro-imaging, we present our new technical strategy to investigate in vivo cerebral mechanisms in rodents. Finally, we describe our current development of mini-cameras for assisting surgeons during operations.

Résumé

Exploitée de longue date pour le diagnostic médical, l'imagerie associée aux techniques de marquage radioactif se diversifie depuis peu, sur de nouvelles bases, selon les exigences de la génétique moléculaire, des neurosciences, voire de l'assistance chirurgicale. Cet article de revue, loin d'être exhaustif, se limite à ces trois domaines exemplaires dans lesquels notre équipe a fortement impliqué ses développements. Dans ce contexte, nous consacrons une large première partie à la présentation de trois types de détecteurs dédiés à trois genres d'expériences complémentaires de la génétique moléculaire : l'hybridation in situ, la cartographie des gènes, et le séquençage de l'ADN. Nous discutons au passage les limites actuelles de ces trois méthodes avec les tentatives que nous proposons pour s'en affranchir. Puis, après avoir rappelé quelques aspects généraux de la micro-imagerie in vivo, nous montrons comment nous avons abordé, à partir d'un principe de détection original, l'étude in vivo des mécanismes cérébraux chez le rongeur. Enfin, nous citons les recherches que nous menons pour fournir aux chirurgiens des mini-cameras capables de les assister pendant leurs interventions.