PDF《活体生物萤光成像技术新进展》

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wjgnet.com 宿华威, 崔云甫, 吴德全, 韩德恩, 哈尔滨医科大学附属第二 医院肝胆胰器官移植外科 黑龙江省哈尔滨市

150086 通讯作者?? : 宿华威, 150086, 黑龙江省哈尔滨市南岗区保健路 246号, 哈尔滨医科大学附属第二医院肝胆胰器官移植外科. [email protected]

电话: 0451-88671108 收稿日期: 2006-05-23 接受日期: 2006-06-30 摘要 活体生物萤光成像技术(in vivo biolumines- cence imaging)是近年来发展起来的一项崭新 的分子、基因表达的分析检测系统. 与传统 的检测方法相比具有巨大的优越性, 堪称是 分子基因检测领域的革命性技术. 随着萤光 成像设备的进一步完善以及转基因动物的构 建开发, 在欧美等发达国家活体生物萤光成 像技术已被广泛地应用于感染、肿瘤免疫及 治疗、自身免疫性疾病、器官移植、基因治 疗、药物开发等实验领域. 本文就活体生物 萤光成像技术的发展和应用作如下综述. 关键词: 活体生物萤光成像;

萤光素;

萤光素酶 宿华威, 崔云甫, 吴德全, 韩德恩. 活体生物萤光成像技术新进 展. 世界华人消化杂志 2006;

14(24):2440-2443 http://www.wjgnet.com/1009-3079/14/2440.asp

0 ?? 引言 活体生物萤光成像技术(in vivo bioluminescence imaging)是近年来发展起来的一项崭新的分 子、基因表达的分析检测系统. 他由敏感的萤 光照相机(charge coupled device camera, CCD camera)及其分析软件和作为报告子的萤光素酶 (luciferase)和萤光素(luciferin)组成. 与传统的检 测方法相比具有巨大的优越性, 堪称是分子基 因检测领域的革命性技术[1-2] . 近5 a来随着萤光 成像设备的进一步完善以及转基因动物的构建 开发, 在欧美等发达国家活体生物萤光成像技 术已被广泛地应用于感染、肿瘤免疫及治疗、 自身免疫性疾病、器官移植、基因治疗、药物 开发等实验领域, 并取得了许多成果. 活体生物萤光成像技术是指在小的哺乳动 物体内利用报告基因-萤光素酶基因表达所产生 的萤光素酶蛋白与其小分子底物萤光素在氧、 Mg2+ 离子存在的条件下消耗ATP发生氧化反应, 将部分化学能转变为可见光能释放. 然后在体外 利用敏感的CCD camera设备定量检测体内所发 射的光子数量并将之转换成图像. 萤光素酶基因 可以被插入多种基因的启动子(promoter)之后, 这样就成为了此种基因表达的报告基因, 通过监 测报告基因从而实现对目标基因表达的监测[3-4] . 多种生物包括细菌、藻类、腔肠动物、珊瑚、萤火虫等体内存在萤光素酶基因, 其中以北 美萤火虫(North America ?re?y)的萤光素酶基因 应用的最为广泛. 此种基因可编码产生550个氨 基酸的萤光素酶蛋白. 生物萤光实质是一种化学 萤光, 北美萤火虫萤光素酶在氧化其特有底物萤 光素的过程中可以释放波长广泛的可见光光子, 其平均波长为560 nm(460-630 nm), 这其中包括 重要的波长超过600 nm的红光成分. 在哺乳动物 体内血红蛋白是吸收可见光的主要成分, 能吸收 中蓝绿光波段的大部分可见光;

水和脂质主要吸 收红外线, 但其均对波长为590-800 nm的红光至 近红外线吸收能力较差, 因此波长超过600 nm的 红光虽然有部分散射消耗但大部分可以穿透哺 乳动物组织被敏感的CCD camera检测到. 除了 北美萤火虫萤光素酶之外, 其他种类的萤光素酶 在氧化萤光素过程中所产生的可见光成分主要 为波长较短的蓝绿光(平均波长480 nm), 大多数 被组织所吸收. 这也是北美萤火虫萤光素酶基因 被广泛应用的主要原因[5-7] . 北美萤火虫萤光素酶的底物-萤光素是一 种水溶性小分子[D-(-)-2-(6'