小动物生物发光成像实验技术原理

小动物荧光活体成像主是将Fluc基因整合到细胞染色体DNA上以表达荧光素酶，当外源（腹腔或静脉注射）给予其底物荧光素（luciferin），即可在几分钟内产生发光现象。这种酶在ATP及氧气的存在条件下，催化荧光素的氧化反应才可以发光，因此只有在活细胞内才会产生发光现象，并且光的强度与标记细胞的数目线性相关。对于细菌，lux操纵子由编码荧光素酶的基因和编码荧光素酶底物合成酶的基因组成，带有这种操纵子的细菌会持续发光，不需要外源性底物。基因、细胞和活体动物都可被荧光素酶基因标记。标记细胞的方法基本上是通过分子生物学克隆技术,将荧光素酶的基因插到预期观察的细胞的染色体内，通过单克隆细胞技术的筛选, 培养出能稳定表达荧光素酶的细胞株。

目前,常用的细胞株基本上都已标记好, 市场上已有销售。 将标记好的细胞注入小鼠体内后,观测前需要注射荧光素酶的底物—荧光素，为约280道尔顿的小分子。荧光素脂溶性非常好,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分钟。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，中科恺盛公司生产的在体生物光学分子成像系统，应用一个高度灵敏的制冷CCD相机及特别设计的成像暗箱和成像软件，可观测并记录到这些光子。利用一套非常灵敏的光学检测仪器，让研究人员能够直接监控研究对象在活体生物体内的细胞活动或基因行为。通过这个系统，可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、这一技术对肿瘤微小转移灶的检测灵敏度极高，不涉及放射性物质和方法, 非常安全。因其操作极其简单、所得结果直观、灵敏度高等特点, 在刚刚发展起来的几年时间内，已广泛应用于生命科学、医学研究及药物开发等方面。

应用范围

1、肿瘤研究中的应用

1.1 检测肿瘤的生长及转移

1.2 抗肿瘤药物研发

1.2.1 药效评价

1.2.2 药物的靶向分布及代谢

1.3  荧光探针研究

1.4 药物载体的研究

1.5 癌症分子机理研究

1.5.1 荧光成像技术在癌症相关基因的作用

1.5.2 肿瘤内部特异性分子研究

2、基因和细胞治疗中的应用

2.1 基因载体及治疗

2.1.1 基因载体的研究

2.2.2 DNA治疗的研究

2.2.3 RNA治疗的研究

2.2 细胞治疗

3、药物研发中的应用

3.1 抗肿瘤癌症药物的研发

3.2 关节炎治疗药物的研发

3.3 感染性疾病的药物的研发

3.4 抗炎症药物的研发

3.5 心血管疾病药物的研发

3.6 神经系统疾病的药物治疗

3.7 抗病毒药物的研发

4、干细胞研究中的应用

4.1 干细胞的移植、存活和增殖

4.2 干细胞在体内的分布和迁移

4.3 诱导多能干细胞的研究

4.4 肿瘤干细胞的研究

5、免疫学中的研究

5.1 检测免疫疾病的发生发展及治疗效果

5.2 检测免疫细胞的免疫应答

6、活体成像在代谢类疾病中应用

6.1 胰岛素相关研究应用

6.2 糖尿病的细胞治疗研究

6.3 脂肪代谢研究

7、活体成像在神经疾病中的研究

7.1 神经肿瘤研究

7.2 神经系统疾病的药物治疗

7.3 神经退行性疾病的研究

7.4 神经干细胞的研究

7.5 神经性疾病相关基因的研究