【資料】關于活體生物發光成像技術的標記原理

哺乳動物生物發光，一般是將Fireflyluciferase基因（由554個氨基酸構成，約50KD）即熒光素酶基因整合到預期觀察的細胞染色體DNA上以表達熒光素酶，培養出能穩定表達熒光素酶的細胞株，當細胞分裂、轉移、分化時, 熒光素酶也會得到持續穩定的表達。基因、細胞和活體動物都可被熒光素酶基因標記。將標記好的細胞接種到實驗動物體內后，當外源（腹腔或靜脈注射）給予其底物熒光素（luciferin），即可在幾分鐘內產生發光現象。這種酶在ATP，氧存在的條件下，催化熒光素的氧化反應才可以發光，因此只有在活細胞內才會產生發光現象，并且發光光強度與標記細胞的數目線性相關。

除Firefly Luciferase外，有時也會用到RenillaLuciferase。二者的底物不一樣，前者的底物是熒光素（D-luciferin），后者的底物是coelentarizine。二者的發光波長不一樣，前者所發的光波長在540~600nm，后者所發的光波長在460~540nm左右。前者所發的光更容易透過組織，后者在體內的代謝比前者快，而且特異性沒有前者好，所以大部分活體實驗使用FireflyLuciferase作為報告基因，如果需要雙標記，也可采用后者作為備選方案。

熒光素酶的發光是生物發光，不需要激發光，但需要底物熒光素。熒光素在氧氣、ATP存在的條件下和熒光素酶發生反應，生成氧化熒光素（oxyluciferin），并產生發光現象。

對于細菌標記，一般利用發光酶基因操縱子luxABCDE或luxCDABE，其由控制的編碼熒光素酶的基因和編碼熒光素酶底物合成酶的基因組成。利用這種辦法進行標記的細菌會持續發光，不需要外源性底物。但是一般細菌標記需要轉座子的幫助把外源基因插入到細菌染色體內穩定表達。
在經過實踐探索后，我們已經采用慢病毒載體標記了一系列腫瘤細胞株，如肝癌，肺癌，乳腺癌，黑色素瘤等，用于活體成像實驗，而且新引進了2A連接序列，luciferase2 發光強度可以達到的水平，大大提高了檢測的靈敏度。做藥物是不錯的選擇啊。