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荧光素酶活体成像技术

发布时间:2022-12-20 10:21:58 阅读:1832次 来源:生物实验菌

  活体成像技术

  目前,常见于小动物的活体成相技术主要包括生物发光成相、荧光成相、放射性同位素成相以及X光成相等。其中生物发光成像技术具有高灵敏、低背景,操作方便等优点,因此被广泛应用于病毒、细胞在动物体内的示踪、动物活体基因表达检测等实验中。

图例

  生物发光活体成像的简要操作流程

  成像原理

  动物生物发光,一般是将荧光素酶基因整合到预期观察的细胞或病毒的基因组上,以表达荧光素酶。然后将标记好的细胞接种到实验动物体内后,当外源(腹腔或静脉注射)给予其底物荧光素(Luciferin),即可在几分钟内产生发光现象。这种酶可以催化荧光素底物发生氧化反应,从而激发荧光,并且发光光强度与标记细胞的数目呈线性相关。

  通常,用来进行生物发光成像实验的荧光素酶主要有萤火虫荧光素酶(Firefly Luciferase)和海肾荧光素酶(Renilla Luciferase)两种。二者的底物不一样,前者的底物是荧光素(D-luciferin), 后者的底物是腔肠素(coelentarizine)。二者的发光波长不同,前者发射波长在540~600nm,后者发射波长在460~540nm左右。

  另外,萤火虫荧光素酶所发的光更容易透过组织,因此通常用于动物深部组织成像,而海肾荧光素酶的激发光通常用于浅层组织的标记。

  应用

  01

  肿瘤模型构建

  活体生物发光成像技术,能够让研究人员直接、快速地测量各种癌症模型中肿瘤的生长、转移以及对药物的反应。其特点是极高的灵敏度,使微小的肿瘤病灶(少到百级细胞)也可以被检测到,非常适合于肿瘤体内生长的定量分析,而且避免由于宰杀老鼠而造成的组间差异,节省动物成本。

图例

  水溶性腔肠霉素检测小鼠肿瘤种植

  02

  药物研究

  药效学评价方面,荧光素酶癌症模型,可用于癌症体内用药在整体动物水平上,进行长期疗效跟踪观察。利用无创伤活体成像,对癌细胞生长进行检测,可对癌症治疗之前和过程中的癌细胞变化进行实时观测和评估。这种方式很好的提供了对癌细胞的反应和复发评估的预诊断途径。用活体成像的方法比传统技术有更高的灵敏度,当用传统的方法还不能检测到瘤块时,活体成像技术已经可以检测到很强的信号。

  基于活体成像技术高灵敏度、观察方便等特点,在抗肿瘤药物临床前研究中,通过给予肿瘤接种的小鼠不同剂量、不同给药时间、不同给药途径,观察抗肿瘤药物的最佳给药途径、给药剂量及给药时间,从而制定合适的剂型与服药时间。

图例

  生物发光成像检测小鼠肿瘤治疗

  03

  基因治疗

  基因治疗是将正常基因或有治疗作用的基因,通过一定方式导入靶细胞,以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用,从而达到治疗疾病目的。目前,基因治疗主要是以病毒做载体,科研人员可应用荧光素酶基因作为报告基因加入载体,观察目的基因是否到达动物体内的特异组织以及是否持续高效表达。这种非侵入方式具有低毒性及免疫反应轻微等优点,且可以直接实时观察,了解病毒或载体侵染的部位和时域信息。


本文链接:https://www.zjby-biotech.com/news/hyzx/1897.html

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