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恶性肿瘤的发病率和致死率在全世界范围内一直高居不下,因此,肿瘤的防治变得尤其重要。近年来,随着新技术的发展,肿瘤的发生机理和治疗方法研究方面都取得了长足的发展。科研工作者们也逐渐认识到,要想实现对肿瘤的全面认识和治疗控制,首先需要理解和认识肿瘤极为复杂的微环境。肿瘤微环境（Tumor microenvironment,TME）是一个多因素、复杂、动态的相互作用网络,它在肿瘤细胞的增殖、侵袭以及转移或者肿瘤新生血管形成的过程中起着重要的作用。对肿瘤微环境的了解对于认识肿瘤的演进过程、研究肿瘤治疗方法都具有重要的学术价值和临床意义。但在治疗肿瘤的过程中,对肿瘤的各种内部变化目前仍然都不知道。活体光学成像技术具有非接触、扰动小、无损、直观等优点,因此在肿瘤及肿瘤微环境研究中具有广泛的应用。但受到成像深度的影响,光学成像方法在传统的小鼠肿瘤模型中并无法获得肿瘤局部微环境的精细信息,因此,本论文构建了小鼠背脊皮翼视窗（Dorsal Skin Fold Window Chamber,DSFC）肿瘤模型,为光学活体成像提供了一个适宜观察和成像的窗口,该模型可以对同一肿瘤局部的细胞增殖、肿瘤扩大、局部血管的变形、血流速度的变化进行长时间、动态、连续监测,可以为肿瘤研究和抗肿瘤药物疗效评估提供最直观的图片信息。本研究采用白光成像、荧光成像和散班成像等技术,获取DSFC小鼠肿瘤微环境的图像信息,进而实现对肿瘤发生发展的研究和对肿瘤治疗效果的评价。论文主要分为以下几个部分:1.筛选肿瘤细胞系为了获得成瘤率高、能荧光成像、且成瘤速度快的DSFC肿瘤模型,我们先对实验室现有肿瘤细胞系进行筛选,在相同条件培养4T1（小鼠乳腺癌细胞）、B16（小鼠黑色素瘤细胞）、Hepa1-6（小鼠肝癌细胞）三种细胞,并利用倒置显微镜观察24 h、48 h、72 h、96 h后细胞的生长情况,估算其生长速度;用荧光显微镜定性分析4T1细胞绿色荧光蛋白（Green Fluorescent Protein,GFP）的转染效率,用流式细胞仪定量分析4T1细胞GFP的转染效率。研究结果表明,相同条件下,4T1细胞的生长速度最快,其GFP的转染效率为86.4%,优于其它两种细胞。因此,选择GFP转染的4T1细胞作为后续动物实验的肿瘤细胞系。2.构建小鼠DSFC乳腺癌肿瘤模型选取6-8周龄的BALB/c-nu雌性裸鼠（22-25 g）,在其背部构建DSFC成像视窗;在视窗构建当天,将转染了GFP的4T1细胞注射入视窗内部中心位置,将小鼠置于无菌条件下饲养,并在体视显微镜下观察肿瘤及新生血管情况。结果表明,3-5天后,体视显微镜观察到视窗内注射区域组织增厚、毛细血管增多、血管弯曲程度增加,荧光显微成像观察到绿色肿瘤细胞区域轮廓清晰且范围增大;综上,我们认为3-5天即可成功构建小鼠DSFC乳腺癌肿瘤模型,可以用于后续治疗和微环境成像实验。3.开展肿瘤微环境活体成像实验实验室前期成功设计并制备了纳米基因治疗药物PCL-PDEM-si RNA,在本论文中,我们在普通小鼠肿瘤模型上验证了治疗方法的有效性;同时,我们利用小鼠DSFC乳腺癌肿瘤模型和光学活体成像方法,对纳米基因治疗药物的抑制肿瘤生长的过程进行观察。将小鼠DSFC乳腺癌肿瘤模型随机分成空白组、PBS（Phosphate Buffer Saline,磷酸缓冲盐溶液）组、肿瘤组和肿瘤治疗组,利用体式荧光显微镜、荧光显微镜和激光散斑成像系统分别每隔一天对小鼠的肿瘤微环境进行成像观察,共成像20天。结果表明,未治疗肿瘤组的肿瘤体积持续增大,而肿瘤治疗组的肿瘤体积从第12天开始维持稳定,不再增大;肿瘤组的血流灌注量随时间逐渐增加,到第12天,灌注量为初始灌注量的395%;而肿瘤治疗组的血流灌注量则从第12天开始不再增加,与肿瘤体积变化一致。实验结果与普通小鼠肿瘤模型的终末趋势一致,但可以动态观察到整个治疗过程中肿块、血管、血流灌注量等多个参量变化情况,能够为肿瘤治疗的研究提供更加直观、精细的图形化信息。综上所述,我们利用转染了GFP的小鼠乳腺癌细胞（4T1）构建了小鼠背脊翼视窗乳腺癌肿瘤模型,通过结合体式荧光显微镜成像和激光散斑成像,在活体小鼠上去观察了肿瘤生长的变化及肿瘤局部血管的生成和状态,并验证了基因治疗药物PCL-PDEMsi RNA的治疗作用。本研究为肿瘤及微环境局部血管活体成像提供了一个强有力的平台工具,对癌症生物学的基础研究和抗肿瘤药物研发具有重要意义。