想實(shí)時(shí)掌控裸鼠成瘤實(shí)驗(yàn)中腫瘤生長情況？想知道自己打進(jìn)小鼠體內(nèi)的細(xì)胞定植位置？想知道藥物處理對(duì)體內(nèi)腫瘤的影響？這些都可以通過給細(xì)胞安裝追蹤器來實(shí)現(xiàn)，讓你隨時(shí)掌控細(xì)胞位置和數(shù)量。

圖1：定位熒光素酶標(biāo)記細(xì)胞

 

 

細(xì)胞追蹤器：熒光素酶

 

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)，成為最常用的哺乳動(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)“一次‘追蹤器’安裝，隨時(shí)跟蹤檢測(cè)”。

圖2：熒光素酶和熒光素鉀鹽反應(yīng)發(fā)光原理

 

 

 

熒光素酶成像特點(diǎn)

 

◎ 無輻射，對(duì)生物體幾乎無害。

◎ 生物發(fā)光，無需激發(fā)光源。

◎ 靈敏度高，幾百個(gè)細(xì)胞就能檢測(cè)。

◎ 穿透性好，3-4cm組織深度仍能檢測(cè)。

◎ 信噪比高，熒光信號(hào)強(qiáng)，抗干擾性好。

 

 

應(yīng)用方向

 

01

腫瘤生長

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

02

腫瘤藥物

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

03

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。

04

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。

05

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。

 

 

案例分享

 

圖3：活體成像檢測(cè)CAR-MUC1 T/CAR-MUC1-IL22 T細(xì)胞對(duì)小鼠皮下注射HN4細(xì)胞成瘤的治療作用^[1]

 

圖4：小鼠骨骼肌注射HUC-MSCs細(xì)胞后利用活體成像檢測(cè)細(xì)胞的定位（紅色箭頭標(biāo)記）^[2]

 

圖5：活體成像檢測(cè)充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）向燒傷部位遷移的能力。將間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC/FLuc）通過靜脈注射到小鼠背部燒傷模型中，注射4天后在燒傷創(chuàng)面損傷部位出現(xiàn)生物發(fā)光信號(hào)，然后逐漸減少（紅色箭頭為燒傷位置）^[3]。

 

FAQ

 

◆  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)到最強(qiáng)的穩(wěn)定期，20-30min后開始衰減，3h后熒光素排除，發(fā)光完全消失。

 

◆  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。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。

 

 

產(chǎn)品信息

 

 

產(chǎn)品名稱	貨號(hào)	規(guī)格
D-Luciferin,Sodium Salt D-熒光素鈉鹽	40901ES01/02/03/08	100mg/500mg/1g/5g
D-Luciferin,Potassium Salt D-熒光素鉀鹽	40902ES01/02/03/09	100mg/500mg/1g/5g
D-Luciferin Firefly,Free Acid D-螢火蟲熒光素,游離酸	40903ES01/02/03	100mg/500mg/1g
Coelenterazine Native 天然腔腸素	40904ES02/03/08	1×500 μg/2×500 μg/5mg
Coelenterazine 400a 腔腸素400a	40905ES02/03	1×500 μg/2×500 μg
Coelenterazine h 腔腸素h	40906ES02/03/08	1×500 μg/2×500 μg/5mg
Ready To Use Coelenterazine h 即用型腔腸素h	40907ES10	10 vials
Coelenterazine f 腔腸素f	40908ES02/03	1×500 μg/2×500 μg

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參考文獻(xiàn)

 

[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.