D-Luciferin(D-熒光素)的檢測(cè)原理、優(yōu)勢(shì)及在腫瘤研究中的應(yīng)用
在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)影像技術(shù)可能因分辨率不足或背景信號(hào)干擾而難以精準(zhǔn)捕捉早期微小變化。此外，為了檢測(cè)外源基因在某一動(dòng)物組織中的表達(dá)，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法往往需要犧牲動(dòng)物來(lái)獲取組織樣本，這不僅增加了實(shí)驗(yàn)成本，還難以實(shí)現(xiàn)對(duì)同一動(dòng)物的長(zhǎng)期跟蹤。D-Luciferin憑借其獨(dú)特的生物發(fā)光特性，為這些問(wèn)題提供了全新的解決方案。它作為熒光素酶的底物，在ATP、鎂離子和氧氣的作用下，能夠產(chǎn)生明亮且穩(wěn)定的生物發(fā)光信號(hào)。這種信號(hào)可以被高靈敏度的活體成像設(shè)備捕捉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物體內(nèi)基因表達(dá)、細(xì)胞活動(dòng)以及疾病模型進(jìn)程的實(shí)時(shí)和無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)。
一、D-Luciferin檢測(cè)原理
D-Luciferin的檢測(cè)原理基于熒光素酶催化的生物發(fā)光反應(yīng)。在ATP、鎂離子和氧氣的存在下，熒光素酶能夠特異性地催化D-Luciferin發(fā)生氧化脫羧反應(yīng)，產(chǎn)生黃綠色光。當(dāng)D-Luciferin過(guò)量時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度與熒光素酶的濃度呈正相關(guān)，這使得D-Luciferin成為理想的報(bào)告基因檢測(cè)工具。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)將熒光素酶基因?qū)肽繕?biāo)細(xì)胞中，然后向動(dòng)物體內(nèi)注射D-Luciferin，研究人員可以利用光學(xué)成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光信號(hào)的變化，進(jìn)而推斷基因表達(dá)水平，細(xì)胞位置及數(shù)量。
二、D-Luciferin的優(yōu)勢(shì)
高靈敏度與低背景信號(hào)：D-Luciferin的生物發(fā)光信號(hào)幾乎無(wú)背景干擾，即使在低濃度下也能被精準(zhǔn)檢測(cè)。這使得研究人員能夠捕捉到極微弱的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低水平基因表達(dá)或早期疾病標(biāo)志物的檢測(cè)。
非侵入性與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：基于D-Luciferin的成像技術(shù)無(wú)需對(duì)動(dòng)物進(jìn)行手術(shù)或犧牲，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物體內(nèi)生理過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這種非侵入性方法不僅減少了動(dòng)物的創(chuàng)傷，還允許對(duì)同一動(dòng)物進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤，提供更全面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
廣泛的適用性：D-Luciferin不僅適用于腫瘤研究，還可用于干細(xì)胞追蹤、病毒學(xué)研究、藥物篩選等多個(gè)領(lǐng)域。其多樣化的應(yīng)用形式，如游離酸、鈉鹽和鉀鹽，也為不同實(shí)驗(yàn)需求提供了靈活的選擇。
穩(wěn)定性和溶解性：D-Luciferin的鉀鹽和鈉鹽形式具有良好的水溶性和穩(wěn)定性，這使得它們?cè)趯?shí)驗(yàn)操作中更加便捷，能夠快速溶解并均勻分布于動(dòng)物體內(nèi)。
J Exp Clin Cancer Res. 2024 Aug 13;43(1):224
上述研究使用D-Luciferin作為在體生物發(fā)光成像的染料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肺癌細(xì)胞在體生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的有效監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示：通過(guò)IVIS 熒光成像的動(dòng)態(tài)觀察表明TREM2 缺陷和GB1107 處理顯著抑制了肺腫瘤的生長(zhǎng)。 
圖2. In vivo IVIS images of orthotopic lung cancer in each group at corresponding time points and results of quantitative fluorescence analyses[1]
Cell Res. 2023 Jun;33(6):464-478
上述文章核心內(nèi)容是研究SCUBE2（Signal Peptide CUB Domain EGF-Related 2）在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移中的作用及其機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，SCUBE2在雌激素受體（ER）陽(yáng)性的管腔型乳腺癌中高表達(dá)，并且與骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生密切相關(guān)。SCUBE2通過(guò)調(diào)節(jié)免疫抑制性成骨細(xì)胞微環(huán)境，促進(jìn)管腔型乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移。在上述研究中，實(shí)驗(yàn)人員使用了來(lái)自AbMole的D-Luciferin以檢測(cè)腫瘤細(xì)胞的生物發(fā)光信號(hào)，以評(píng)估骨轉(zhuǎn)移。
BLI analyses of bone metastasis by intracardiac injection of MCF7 cells with or without SCUBE2 knockdown in nude mice (n = 9 mice for each group).[2]
參考文獻(xiàn)及鳴謝
[1] Q. Wang, Y. Wu, G. Jiang, et al., Galectin-3 induces pathogenic immunosuppressive macrophages through interaction with TREM2 in lung cancer, Journal of experimental & clinical cancer research : CR 43(1) (2024) 224.
[2] Q. Wu, P. Tian, D. He, et al., SCUBE2 mediates bone metastasis of luminal breast cancer by modulating immune-suppressive osteoblastic niches, Cell research 33(6) (2023) 464-478.
一、D-Luciferin檢測(cè)原理
D-Luciferin的檢測(cè)原理基于熒光素酶催化的生物發(fā)光反應(yīng)。在ATP、鎂離子和氧氣的存在下，熒光素酶能夠特異性地催化D-Luciferin發(fā)生氧化脫羧反應(yīng)，產(chǎn)生黃綠色光。當(dāng)D-Luciferin過(guò)量時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度與熒光素酶的濃度呈正相關(guān)，這使得D-Luciferin成為理想的報(bào)告基因檢測(cè)工具。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)將熒光素酶基因?qū)肽繕?biāo)細(xì)胞中，然后向動(dòng)物體內(nèi)注射D-Luciferin，研究人員可以利用光學(xué)成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光信號(hào)的變化，進(jìn)而推斷基因表達(dá)水平，細(xì)胞位置及數(shù)量。
圖1. D-Luciferin的成像原理
二、D-Luciferin的優(yōu)勢(shì)
高靈敏度與低背景信號(hào)：D-Luciferin的生物發(fā)光信號(hào)幾乎無(wú)背景干擾，即使在低濃度下也能被精準(zhǔn)檢測(cè)。這使得研究人員能夠捕捉到極微弱的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低水平基因表達(dá)或早期疾病標(biāo)志物的檢測(cè)。
非侵入性與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：基于D-Luciferin的成像技術(shù)無(wú)需對(duì)動(dòng)物進(jìn)行手術(shù)或犧牲，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物體內(nèi)生理過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這種非侵入性方法不僅減少了動(dòng)物的創(chuàng)傷，還允許對(duì)同一動(dòng)物進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤，提供更全面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
廣泛的適用性：D-Luciferin不僅適用于腫瘤研究，還可用于干細(xì)胞追蹤、病毒學(xué)研究、藥物篩選等多個(gè)領(lǐng)域。其多樣化的應(yīng)用形式，如游離酸、鈉鹽和鉀鹽，也為不同實(shí)驗(yàn)需求提供了靈活的選擇。
穩(wěn)定性和溶解性：D-Luciferin的鉀鹽和鈉鹽形式具有良好的水溶性和穩(wěn)定性，這使得它們?cè)趯?shí)驗(yàn)操作中更加便捷，能夠快速溶解并均勻分布于動(dòng)物體內(nèi)。
J Exp Clin Cancer Res. 2024 Aug 13;43(1):224
上述研究使用D-Luciferin作為在體生物發(fā)光成像的染料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肺癌細(xì)胞在體生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的有效監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示：通過(guò)IVIS 熒光成像的動(dòng)態(tài)觀察表明TREM2 缺陷和GB1107 處理顯著抑制了肺腫瘤的生長(zhǎng)。
圖2. In vivo IVIS images of orthotopic lung cancer in each group at corresponding time points and results of quantitative fluorescence analyses[1]Cell Res. 2023 Jun;33(6):464-478
上述文章核心內(nèi)容是研究SCUBE2（Signal Peptide CUB Domain EGF-Related 2）在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移中的作用及其機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，SCUBE2在雌激素受體（ER）陽(yáng)性的管腔型乳腺癌中高表達(dá)，并且與骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生密切相關(guān)。SCUBE2通過(guò)調(diào)節(jié)免疫抑制性成骨細(xì)胞微環(huán)境，促進(jìn)管腔型乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移。在上述研究中，實(shí)驗(yàn)人員使用了來(lái)自AbMole的D-Luciferin以檢測(cè)腫瘤細(xì)胞的生物發(fā)光信號(hào)，以評(píng)估骨轉(zhuǎn)移。
BLI analyses of bone metastasis by intracardiac injection of MCF7 cells with or without SCUBE2 knockdown in nude mice (n = 9 mice for each group).[2]參考文獻(xiàn)及鳴謝
[1] Q. Wang, Y. Wu, G. Jiang, et al., Galectin-3 induces pathogenic immunosuppressive macrophages through interaction with TREM2 in lung cancer, Journal of experimental & clinical cancer research : CR 43(1) (2024) 224.
[2] Q. Wu, P. Tian, D. He, et al., SCUBE2 mediates bone metastasis of luminal breast cancer by modulating immune-suppressive osteoblastic niches, Cell research 33(6) (2023) 464-478.
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