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介紹活體熒光成像的工作原理

更新時間:2022-03-14      點擊次數(shù):2086
  活體動物體內(nèi)光學(xué)成像主要采用生物發(fā)光與熒光兩種技術(shù)。生物發(fā)光是用熒光素酶基因標(biāo)記細胞或DNA,而熒光技術(shù)則采用熒光報告基團進行標(biāo)記。利用一套非常靈敏的光學(xué)檢測儀器,讓研究人員能夠直接監(jiān)控活體生物體內(nèi)的細胞活動和基因行為。通過這個系統(tǒng),可以觀測活體動物體內(nèi)腫瘤的生長及轉(zhuǎn)移、感染性疾病發(fā)展過程、特定基因的表達等生物學(xué)過程。傳統(tǒng)的動物實驗方法需要在不同的時間點宰殺實驗動物以獲得數(shù)據(jù),得到多個時間點的實驗結(jié)果。相比之下,可見光體內(nèi)成像通過對同一組實驗對象在不同時間點進行記錄,跟蹤同一觀察目標(biāo)(標(biāo)記細胞及基因)的移動及變化,所得的數(shù)據(jù)更加真實可信。另外,這一技術(shù)對腫瘤微小轉(zhuǎn)移灶的檢測靈敏度*,不涉及放射性物質(zhì)和方法,非常安全。因其操作極其簡單、所得結(jié)果直觀、靈敏度高等特點,在剛剛發(fā)展起來的幾年時間內(nèi),已廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究及藥物開發(fā)等方面。
  熒光發(fā)光是通過激發(fā)光激發(fā)熒光基團到達高能量狀態(tài),而后產(chǎn)生發(fā)射光。常用的有綠色熒光蛋白(GFP)、紅色熒光蛋白DsRed及其它熒光報告基團,標(biāo)記方法與體外熒光成像相似。熒光成像具有費用低廉和操作簡單等優(yōu)點。同生物發(fā)光在動物體內(nèi)的穿透性相似,紅光的穿透性在體內(nèi)比藍綠光的穿透性要好得多,近紅外熒光為觀測生理指標(biāo)的*。
  雖然熒光信號遠遠強于生物發(fā)光,但非特異性熒光產(chǎn)生的背景噪音使其信噪比遠遠低于生物發(fā)光。雖然許多公司采用不同的技術(shù)分離背景光,但是受到熒光特性的限制,很難*消除背景噪音。這些背景噪音造成熒光成像的靈敏度較低。目前大部分高水平的文章還是應(yīng)用生物發(fā)光的方法來研究活體動物體內(nèi)成像。但是,熒光成像有其方便,便宜,直觀,標(biāo)記靶點多樣和易于被大多數(shù)研究人員接受的優(yōu)點,在一些植物分子生物學(xué)研究和觀察小分子體內(nèi)代謝方面也得到應(yīng)用。對于不同的研究,可根據(jù)兩者的特點以及實驗要求,選擇合適的方法。最近許多文獻報道的實驗中,利用綠色熒光蛋白和熒光素酶對細胞或動物進行雙重標(biāo)記,用成熟的熒光成像技術(shù)進行體外檢測,進行分子生物學(xué)和細胞生物學(xué)研究;然后利用生物發(fā)光技術(shù)進行動物體內(nèi)檢測,進行活體動物體內(nèi)研究。
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