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熒光素(Luciferin)是一種在各種生物發(fā)光生物的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)熒光素(Lucferin)在熒光素酶(Luciferase)和 ATP 的催化作用下被氧化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生光。由于反應(yīng)依賴于 ATP，它使研究人員能夠確定能量或生命的存在。熒光酶(Luciferase)是生物體內(nèi)催化英光素(ludfen)或者脂肪醛氧化發(fā)光的一類酶的總稱，熒光毒酶可以從細(xì)菌,黃火蟲,海星等提取出來。螢火蟲熒光素(fireflyluciferase)由于發(fā)射光譜的特性，其是一種特別好的體外成像報(bào)告系統(tǒng)熒光素酶是一類能催化底物產(chǎn)生生物發(fā)光的酶的統(tǒng)稱，不同來源的熒光素酶各有特點(diǎn)，可催化底物發(fā)出不同顏色的光。其中螢火蟲熒光素酶（Luciferase）靈敏度高，檢測(cè)線性范圍寬達(dá)7~8個(gè)數(shù)量級(jí)，成為常用的哺乳動(dòng)物細(xì)胞報(bào)告基因。將熒光素酶報(bào)告質(zhì)粒轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，加入其底物熒光素孵育細(xì)胞，在ATP、O2和鎂離子存在情況下，熒光素酶氧化熒光素底物便可產(chǎn)生可見光反應(yīng)。實(shí)現(xiàn)“目的部位發(fā)光，實(shí)時(shí)成像追蹤"。

活體成像熒光素酶-底物系統(tǒng)原理PerkinElemer/Revvity品牌

成像特點(diǎn)

應(yīng)用方向

腫瘤生長(zhǎng)：裸鼠成瘤實(shí)驗(yàn)中實(shí)時(shí)無侵入觀察腫瘤生長(zhǎng)情況，無需剝瘤測(cè)量。

腫瘤藥物：檢測(cè)給藥對(duì)于腫瘤生長(zhǎng)或是轉(zhuǎn)移的影響，熒光素底物3小時(shí)即可排除，對(duì)藥物實(shí)驗(yàn)無干擾。

細(xì)胞定位：檢測(cè)外源細(xì)胞在動(dòng)物體內(nèi)的定位分布。

基因表達(dá)調(diào)控：目的基因或目的基因啟動(dòng)子和熒光素酶基因融合，檢測(cè)藥物處理或是病程發(fā)展中基因表達(dá)的變化。

干細(xì)胞研究：監(jiān)測(cè)干細(xì)胞的移植、存活和增殖；示蹤干細(xì)胞在體內(nèi)的分布、遷移。

常見問題

Q1：與傳統(tǒng)技術(shù)相比，生物發(fā)光成像技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在哪些方面？

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)對(duì)于腫瘤轉(zhuǎn)移的研究、基因治療、流行病學(xué)的發(fā)病學(xué)研究，干細(xì)胞示蹤，白血病的相關(guān)研究等方面，比傳統(tǒng)方法更靈敏，還可以通過一系列轉(zhuǎn)基因動(dòng)物疾病模型，來快速直觀的進(jìn)行相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)理和藥物篩選研究。

Q2：如何用熒光素酶基因標(biāo)記干細(xì)胞？

可標(biāo)記組成性表達(dá)的基因，做成轉(zhuǎn)基因小鼠，干細(xì)胞就被標(biāo)記了，從該小鼠的骨髓取出造血干細(xì)胞，移植到另外一只小鼠的骨髓內(nèi)，可以用該技術(shù)示蹤造血干細(xì)胞在體內(nèi)的增殖和分化及遷徙到全身的過程。另外一種方法是用慢病毒標(biāo)記干細(xì)胞。

Q3：在注射熒光素后多久進(jìn)行檢測(cè)比較合適，發(fā)光能持續(xù)多久？

腹腔注射一般10-15min后熒光信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定期，20-30min后開始衰減，3h后熒光素排除，發(fā)光消失。

Q4：怎么將熒光素注入小鼠體內(nèi)，注射方法之間的區(qū)別是什么？

熒光素可通過腹腔注射或尾部靜脈注射注入小鼠體內(nèi)。約1 min可擴(kuò)散到小鼠全身。大部分情況下使用熒光素濃度為150 mg/kg。對(duì)于20 g的小鼠約使用3 mg的熒光素即可。對(duì)于腹腔注射來講，擴(kuò)散較慢，開始發(fā)光較慢，持續(xù)發(fā)光時(shí)間較長(zhǎng)。對(duì)于熒光素的尾部靜脈注射，擴(kuò)散快，開始發(fā)光快，但發(fā)光持續(xù)時(shí)間較短。