分子成像关键技术包括：
（1）合适的分子探针技术，即探针必须有生物活性、高特异性、并且活体内存活运载无障碍；
（2）有效的组织和细胞内靶向技术，当研究人员注入一个缚在分子上的标记时，他们面临着区分已经缚上和额外的没有缚上的标记的问题，因此成像专用探针必须有高度的靶向性；
（3）有效的放大技术，因为靶向浓度在微微（pico-）或毫微（nano-）水平，必须通过放大技术才能进行信息的提取；
（4）具有高空间分辨率及高敏感性的成像系统，目前，提取分子信息最常用的显像方法有核医学成像技术、磁共振成像技术（MR）和光学成像技术，当底物能够轻易地被正电子发射器标记而作为靶向时，通常采用正电子发射体层射影（PET）成像技术，当跟踪小剂量标记的治疗药物时，通常选择核医学成像技术，当需要同时获得较高的空间分辨率（微米级）和生理、解剖信息时，通常选择MR技术。
目前分子成像技术主要应用于以下方面:
（1）内源基因的表达成像：多数哺乳动物的内源基因的表达及调节仅限于体外而不能反映体内情况,而分子成像研究可以直接记录启动子活动成像。例如利用血管内皮细胞生长因子启动子激活体内绿色荧光蛋白表达，并与钛99诊断标记物结合成像，然后可借助核医学成像技术进行检测，有助于人们了解关酶调节基因的作用以及它们在体内的表达。
（2）分子特性早期检测：分子成像的应用可使疾病的诊断水平提前至早期的分子异常阶段，例如对乳腺癌或前列腺癌可信赖肿瘤相关酶的肿瘤化表达，以及老年痴呆进行早期诊断，但目前成功的病例尚不多见。
（3）药物治疗的成像：药效的体内测定是传统药效检测的一个瓶颈，分子成像的应用可有助于新药品开发中的药物动力学和动态学分析，促进药品的早期开发，即在表型变化发生之前对早期、客观的标记物进行研究。可以使得研究人员在几天之内而不是几个月就能知道某种药物是否有效，因为利用该技术可以跟踪药物对病人体内细胞产生的直接作用。
总之，细胞标记技术的发展已使得在单个细胞水平上的体外跟踪干细胞、原始细胞或细胞系统表达的转基因成为可能。
编辑:bluelove
