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小动物活体成像技术原理及常见问题分析

活体成像技术是指应用影像学方法，在不损伤动物的前提下，

对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量

研究的技术。通过这项技术可以非侵入式、直观地观测活体动物体

内肿瘤的生长，转移、疾病的发展过程、基因的表达变化等生物学

过程。与传统剥瘤称重测量的方法相比，活体成像能够对同一种实

验对象在不同时间点进行观察，跟踪同一观察目标(标记细胞及基

因)，数据更加真实可信，成本更低，灵敏度更高。

目前活体成像技术主要采用生物发光（Bioluminescence）与荧

光（Fluorescence）两种技术，生物发光技术是用荧光素酶

（Luciferase）基因标记细胞或者DNA，而荧光技术则是应用荧光

蛋白（如GFP,RFP,Mcherry等）标记细胞或是蛋白等研究对象。其

中生物发光技术因其操作简单，反应灵敏，在肿瘤，分子互作及信

号传导等研究中得到了广泛应用。

LUC荧光素酶（Luciferase）是自然界中能够产生生物荧光的

酶的统称，其中最有代表性的是来自北美萤火虫（Photinus

pyralis）体内的荧光素酶。萤火虫荧光素酶属于加氧酶

（oxygenase），其发光反应需要O2和Mg2+参与；有辅酶A（CoA）

存在时能提高反应效率，增加发光时间。萤火虫荧光素酶无需翻译

后修饰，即可表现出荧光素酶活性。将萤火虫荧光素酶的基因插入

慢病毒介导的载体中，通过CAG启动子过表达从而作为报告基因，

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在细胞中表达。常用于细胞标记后小动物细胞移植活体成像追踪，

从而评估移植后细胞的归巢以及治疗效果等。

GFP绿色荧光蛋白1962年在一种学名Aequoreavictoria的水

母中发现。其基因所产生的蛋白质，在蓝色波长范围的光线激发

下，会发出绿色萤光。这个发光的过程中还需要冷光蛋白质

Aequorin的帮助，且这个冷光蛋白质与钙离子（Ca2+）可产生交互

作用。将绿色荧光蛋白的基因插入慢病毒介导的载体中，通过

flap-Ub启动子过表达从而作为报告基因，在细胞中表达。常用于

细胞标记后移植追踪，从而评估移植后细胞的归巢以及治疗效果

等。

RFP红色荧光蛋白，目前使用的是mCherry一种来自于蘑菇珊

瑚（mushroomcoral）的红色荧光蛋白，常有于标记和示踪某些分

子和细胞组分。相对于其他荧光，mCherry的好处在于它的颜色和

应用最多的绿色荧光蛋白（GFP）能进行共同标记，并且mCherry相

对于其他单体荧光蛋白来说也具有卓越的光稳定型。本产品将红色

荧光蛋白的基因插入慢病毒介导的载体中，通过flap-Ub启动子过

表达从而作为报告基因，在细胞中表达。常用于细胞标记后移植追

踪，从而评估移植后细胞的归巢以及治疗效果等。

小动物活体成像技术原理

1.标记原理

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哺乳动物生物发光，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A