AbMole | D-Luciferin的作用机理及应用

AbMole奥默

在动物实验中，对于肿瘤生长和转移的监测，传统影像技术可能因分辨率不足或背景信号干扰而难以精准捕捉早期微小变化。此外，为了检测外源基因在某一动物组织中的表达，传统的检测方法往往需要牺牲动物来获取组织样本，这不仅增加了实验成本，还难以实现对同一动物的长期跟踪。D-Luciferin凭借其独特的生物发光特性，为这些问题提供了全新的解决方案。它作为荧光素酶的底物，在ATP、镁离子和氧气的作用下，能够产生明亮且稳定的生物发光信号。这种信号可以被高灵敏度的活体成像设备捕捉，从而实现对动物体内基因表达、细胞活动以及疾病模型进程的实时和无创监测。

一、D-Luciferin检测原理

D-Luciferin的检测原理基于荧光素酶催化的生物发光反应。在ATP、镁离子和氧气的存在下，荧光素酶能够特异性地催化D-Luciferin发生氧化脱羧反应，产生黄绿色光。当D-Luciferin过量时，发光强度与荧光素酶的浓度呈正相关，这使得D-Luciferin成为理想的报告基因检测工具。在动物实验中，通过将荧光素酶基因导入目标细胞中，然后向动物体内注射D-Luciferin，研究人员可以利用光学成像系统实时监测光信号的变化，进而推断基因表达水平，细胞位置及数量。

图1. D-Luciferin的成像原理

二、D-Luciferin的优势

高灵敏度与低背景信号：D-Luciferin的生物发光信号几乎无背景干扰，即使在低浓度下也能被精准检测。这使得研究人员能够捕捉到极微弱的信号，从而实现对低水平基因表达或早期疾病标志物的检测。

非侵入性与实时监测：基于D-Luciferin的成像技术无需对动物进行手术或牺牲，即可实现对动物体内生理过程的实时监测。这种非侵入性方法不仅减少了动物的创伤，还允许对同一动物进行长期跟踪，提供更全面的实验数据。

广泛的适用性：D-Luciferin不仅适用于肿瘤研究，还可用于干细胞追踪、病毒学研究、药物筛选等多个领域。其多样化的应用形式，如游离酸、钠盐和钾盐，也为不同实验需求提供了灵活的选择。

稳定性和溶解性：D-Luciferin的钾盐和钠盐形式具有良好的水溶性和稳定性，这使得它们在实验操作中更加便捷，能够快速溶解并均匀分布于动物体内。

J Exp Clin Cancer Res. 2024 Aug 13;43(1):224

上述研究使用D-Luciferin作为在体生物发光成像的染料，实现了对肺癌细胞在体生长和转移的有效监测。结果显示：通过IVIS 荧光成像的动态观察表明TREM2 缺陷和GB1107 处理显著抑制了肺肿瘤的生长。

图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

上述文章核心内容是研究SCUBE2（Signal Peptide CUB Domain EGF-Related 2）在乳腺癌骨转移中的作用及其机制。研究发现，SCUBE2在雌激素受体（ER）阳性的管腔型乳腺癌中高表达，并且与骨转移的发生密切相关。SCUBE2通过调节免疫抑制性成骨细胞微环境，促进管腔型乳腺癌的骨转移。在上述研究中，实验人员使用了来自AbMole的D-Luciferin以检测肿瘤细胞的生物发光信号，以评估骨转移。

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]

参考文献及鸣谢

[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.

振福

影像技术有很多，比如红外光、荧光、CT、MRI等

xqliu

学习了，谢谢提供分享。