活体生物萤光成像技术新进展
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宿华威, 崔云甫, 吴德全, 韩德恩
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,通讯作者:,电话:,收稿日期:,接受日期:,摘要,关键词:,1活体生物萤光成像技术的优势
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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. huawei97@msn.com
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
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 firefly)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'-hydroxy-2'-benzo-thiazdyl)thiazone-4-carbozylic acid], 经ip或iv后可以迅速渗透通过细胞膜并广泛地分布于哺乳动物体内, 而且可以顺利通过血脑屏障和胎盘屏障. 目前研究尚未发现其具有毒副作用.
1 活体生物萤光成像技术的优势活体生物萤光成像技术具有以下几个常规检测手段所不具备的优点: (1)无创伤性; (2)可多次重复在不同时间点检测; (3)快速扫描成像(时间少于5 min); (4)可以使实验动物整体成像 ......
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