背景介绍
随着生物医学研究的快速发展,小动物活体成像技术逐渐成为生命科学领域中一项重要的研究工具。
活体成像技术,即在不损伤生物体的情况下,通过高精度的成像手段观察生物体内的生理、病理变化。这一技术的广泛应用不仅极大推动了基础医学研究的进展,还对新药研发、肿瘤治疗、基因研究等多个领域产生了深远的影响。传统的动物模型实验方法存在一定局限性和不足,特别是需要大量的动物分组和在不同时间点解剖获取数据, 得到多个时间点的实验结果,存在工作量大和组间差异问题。
相比之下,活体成像技术通过对同一组实验对象在不同时间点进行成像,跟踪同一观察目标(标记细胞和标记分子)的移动及变化,不存在常见的组间差异,工作量和实验动物消耗可大为减少,所得的数据也更加真实可信。此外, 活体成像技术不涉及放射性物质,具有操作简单,所得结果直观,灵敏度高等特点,可用于追踪靶细胞数量,体积变化和体内分布,从分子和细胞水平对药物疗效进行评估。
常见问题分析(FAQ)
Q | 荧光素钠盐和荧光素钾盐有什么区别? |
A | 二者在使用效果上无明显差异,均溶于水,但荧光素钠盐溶解度(100mg/mL)要高于荧光素钾盐(60mg/mL)。在体内实验研究中,研究者更倾向于选择荧光素钾盐。 |
Q | 为什么溶解荧光素钠盐或者钾盐的时候需用不含Ca2+或Mg2+离子的PBS,有无别的盐溶液可用来溶解荧光素? |
A | PBS中的Ca2+、Mg2+抑制某些蛋白酶的活性。此外 Mg2+是催化荧光氧化的重要因素,Ca2+是和腔肠素氧化有关的离子,因此建议使用DPBS,其他的盐溶液也可用来溶解荧光素,但要避免溶液中的阳离对实验造成影响。 |
Q | 描述荧光素酶的发光特性? |
A | 荧光素腹腔注射老鼠后约1 min后,能够表达荧光素酶的细胞开始发光,10 min后强度达到稳定的最高点,在最高点持续约20-30 min后开始衰减,约3 h后荧光素排除,发光全部消失,最好的检测时间是在注射后15-35 min内。其动力学曲线如下图: |
Q | 怎么将荧光素注入小鼠体内,注射方法之间的区别是什么? |
A | 荧光素可通过腹腔注射或尾部静脉注射注入小鼠体内。约1min可扩散到小鼠全身。大部分情况下使用荧光素浓度为150mg/kg。20g的小鼠约使用3mg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。 |
Q | 荧光素底物可以透过血脑屏障吗? |
A | 底物荧光素,约280道尔顿,其脂溶性非常好,很容易透过血脑屏障。注射一次荧光素能保持小鼠体内荧光素酶标记的细胞发光30-45 min。每次荧光素酶催化反应只产生一个光子,这是肉眼无法观察到的。 |
Q | 用荧光素进行活体成像与绿色荧光蛋白检测体内发光相比优势何在? |
A | 荧光素酶的偏红光比绿色荧光蛋白的绿光在体内的穿透性要强近100倍。 荧光素是靠和荧光素酶的相互作用发光,特异性很强,得到的信噪比较高; 荧光蛋白需要激发光来产生反射光,但是在检测的过程中,老鼠的皮毛,皮肤都会产生非特异性荧光,使得信噪比降低。荧光蛋白检测更适合于体外检测,荧光素酶的检测更适合于体内检测。 |
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案例展示
案例一:YAP-Activated SATB2 Is a Coactivator of NRF2 That Amplifies Antioxidative Capacity and Promotes Tumor Progression in Renal Cell Carcinoma
发表期刊:Cancer Research
影响因子:12.5001
发表单位:浙江中医药大学附属第一医院
吉满助力(原文引用)
“Transduction with the CMV-Luc-PGK-puro lentivirus(Genomeditech)facilitated the detection of tumor growth in the lung by intravital imaging.”
图片来源于doi:10.1158/0008-5472.CAN-22-1693
F:使用亲本或 SATB2 缺陷型 786-O 细胞进行原位肾移植后,小鼠从第 7 天至第 56 天分别用或不用 5-FU 处理的代表性 BIL 图;
右图,肾脏中 BIL 信号的量化
案例二:JP3, an antiangiogenic peptide, inhibits growth and metastasis of gastric cancer through TRIM25/SP1/MMP2 axis
发表期刊:Journal of Experimental & Clinical Cancer Research
影响因子:11.3997
发表单位:南京医科大学
吉满助力(原文引用)
“CMV-Luc-Puro lentiviral vectors (Genomeditech, Shanghai, China) were transfected into B16F0 and B16F10 cells and used for the bioluminescence assay.”
图片来源于doi:10.1186/s13046-020-01617-8
H:利用IVIS体内图像系统检测小鼠体内的荧光素酶信号并拍照
案例三:Glycine Decarboxylase (GLDC) Plays a Crucial Role in Regulating Energy Metabolism, Invasion, Metastasis and Immune Escape for Prostate Cancer
发表期刊:International Journal of Biological Sciences
影响因子:8.1996
发表单位:南方医科大学
吉满助力(原文引用)
“22RV1 cells were cotransfected with luciferase lentivirus (Genomeditech, Shanghai, China)”
图片来源于doi: 10.7150/ijbs.85893
I:p-GLDC组、p-MT-GLDC组、p-NC组小鼠原位移植瘤图像
J:p-GLDC组、p-MT-GLDC组、p-NC组肿瘤体积
K:记录每只小鼠肺、肝、肾、胰腺、睾丸、前列腺等转移灶的荧光素酶表达强度
L:肿瘤转移的器官分布频率