活体成像“侦查”技术-细胞追踪器荧光素酶，让“卧底”细胞无处可藏
想实时掌控裸鼠成瘤实验中肿瘤生长情况？想知道自己打进小鼠体内的细胞定植位置？想知道药物处理对体内肿瘤的影响？这些都可以通过给细胞安装追踪器来实现，让你随时掌控细胞位置和数量。
图1：定位荧光素酶标记细胞
细胞追踪器：荧光素酶
荧光素酶是一类能催化底物产生生物发光的酶的统称，不同来源的荧光素酶各有特点，可催化底物发出不同颜色的光。其中萤火虫荧光素酶（Luciferase）灵敏度高，检测线性范围宽达7~8个数量级，成为最常用的哺乳动物细胞报告基因。将荧光素酶报告质粒转入细胞内，加入其底物荧光素孵育细胞，在ATP、O2和镁离子存在情况下，荧光素酶氧化荧光素底物便可产生可见光反应。实现“一次‘追踪器’安装，随时跟踪检测”。
图2：荧光素酶和荧光素钾盐反应发光原理
荧光素酶成像特点
◎ 无辐射，对生物体几乎无害。
◎ 生物发光，无需激发光源。
◎ 灵敏度高，几百个细胞就能检测。
◎ 穿透性好，3-4cm组织深度仍能检测。
◎ 信噪比高，荧光信号强，抗干扰性好。
应用方向
肿瘤生长
裸鼠成瘤实验中实时无侵入观察肿瘤生长情况，无需剥瘤测量。
肿瘤药物
检测给药对于肿瘤生长或是转移的影响，荧光素底物3小时即可完全排除，对药物实验无干扰。
细胞定位
检测外源细胞在动物体内的定位分布。
基因表达调控
目的基因或目的基因启动子和荧光素酶基因融合，检测药物处理或是病程发展中基因表达的变化。
干细胞研究
监测干细胞的移植、存活和增殖；示踪干细胞在体内的分布、迁移。
案例分享
图3：活体成像检测CAR-MUC1 T/CAR-MUC1-IL22 T细胞对小鼠皮下注射HN4细胞成瘤的治疗作用[1]
图4：小鼠骨骼肌注射HUC-MSCs细胞后利用活体成像检测细胞的定位（红色箭头标记）[2]
图5：活体成像检测充质干细胞（MSC）向烧伤部位迁移的能力。将间充质干细胞（MSC/FLuc）通过静脉注射到小鼠背部烧伤模型中，注射4天后在烧伤创面损伤部位出现生物发光信号，然后逐渐减少（红色箭头为烧伤位置）[3]。
FAQ
◆ Q1：与传统技术相比，生物发光成像技术优势体现在哪些方面？
与传统技术相比，该技术对于肿瘤转移的研究、基因治疗、流行病学的发病学研究，干细胞示踪，白血病的相关研究等方面，比传统方法更灵敏，还可以通过一系列转基因动物疾病模型，来快速直观的进行相关疾病的发病机理和药物筛选研究。
◆ Q2：如何用荧光素酶基因标记干细胞？
可标记组成性表达的基因，做成转基因小鼠，干细胞就被标记了，从该小鼠的骨髓取出造血干细胞，移植到另外一只小鼠的骨髓内，可以用该技术示踪造血干细胞在体内的增殖和分化及迁徙到全身的过程。另外一种方法是用慢病毒标记干细胞。
◆ Q3：在注射荧光素后多久进行检测比较合适，发光能持续多久？
腹腔注射一般10-15min后荧光信号达到最强的稳定期，20-30min后开始衰减，3h后荧光素排除，发光完全消失。
◆ Q4：怎么将荧光素注入小鼠体内，注射方法之间的区别是什么？
荧光素可通过腹腔注射或尾部静脉注射注入小鼠体内。约1 min可扩散到小鼠全身。大部分情况下使用荧光素浓度为150 mg/kg。对于20 g的小鼠约使用3 mg的荧光素即可。对于腹腔注射来讲，扩散较慢，开始发光较慢，持续发光时间较长。对于荧光素的尾部静脉注射，扩散快，开始发光快，但发光持续时间较短。
产品信息
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产品名称 |
货号 |
规格 |
价格（元） |
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40901ES01/02/03/08/10 |
0.1/0.5/1/5/10 g |
1008/2556/3996/15876/31212 |
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40902ES01/02/03/08 |
0.1/0.5/1/5 g |
1000/2600/3996/14898 |
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40903ES01/02/03 |
0.1/0.5/1 |
708/2556/3588 |
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40906ES02/03/08 |
0.5/1/5 mg |
1329/2359/6759 |
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40907ES10 |
10 vials |
6856 |
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11402ES60/80 |
100/1000次 |
536/4236 |
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11401ES60/76/80 |
100/500/1000次 |
349/969/1748 |
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11501ES03
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1μg |
3385 |
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VDR (Vitamin D Receptor) Luciferase Reporter Plasmid |
11502ES03
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1μg |
3365 |
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11503ES03
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1μg |
3385 |
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11504ES03
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1μg |
3365 |
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参考文献
[1]. Mei Z, Zhang K, Lam AK, Huang J, Qiu F, Qiao B, Zhang Y. MUC1 as a target for CAR-T therapy in head and neck squamous cell carinoma. Cancer Med. 2020 Jan;9(2):640-652. doi: 10.1002/cam4.2733. Epub 2019 Dec 4. PMID: 31800160; PMCID: PMC6970025.
[2]. Chen G, Fan XY, Zheng XP, Jin YL, Liu Y, Liu SC. Human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells ameliorate insulin resistance via PTEN-mediated crosstalk between the PI3K/Akt and Erk/MAPKs signaling pathways in the skeletal muscles of db/db mice. Stem Cell Res Ther. 2020 Sep 16;11(1):401. doi: 10.1186/s13287-020-01865-7. PMID: 32938466; PMCID: PMC7493876.
[3]. Oh EJ, Lee HW, Kalimuthu S, Kim TJ, Kim HM, Baek SH, Zhu L, Oh JM, Son SH, Chung HY, Ahn BC. In vivo migration of mesenchymal stem cells to burn injury sites and their therapeutic effects in a living mouse model. J Control Release. 2018 Jun 10;279:79-88. doi: 10.1016/j.jconrel.2018.04.020. Epub 2018 Apr 12. PMID: 29655989.
