关于细胞标记和荧光素酶的特性
1. 荧光素酶的发光是否需要激发光？底物荧光素(Luciferin)是如何进入小鼠体内的？ 需要多少？
荧光素酶的发光是生物发光，不需要激发光，但需要底物荧光素(D-Luciferin)。荧光素酶有554个氨基酸，约50KD。荧光素酶的底物荧光素，约280道尔顿。荧光素的水溶性和脂溶性都非常好，很容易穿透细胞膜和血脑屏障。荧光素是腹腔注射或尾部静脉注射进入小鼠体内的，约一分钟就可以扩散到小鼠全身。大部分发表的文章中，荧光素的浓度是150mg/kg (见下图)。20克的小鼠需要3毫克的荧光素。常用方法是腹腔注射，这种方法扩散较慢、开始发光慢、持续发光长。若进行荧光素静脉注射，这种方法扩散快、开始发光快，但发光持续时间很短。荧光素(luciferin)的分子结构如右图
所示：
，在氧气、ATP存在的条件下和荧光素酶发生反应， 生成氧化荧光素(oxyluciferin)，分子结构如右图所示 ，并产生发光现象。荧光素不会影响动物的正常生理功能。我们提供1g，400mg以及200mg的包装，价格优惠。
常用的有两种荧光素酶，Luciferase 和 Renilla 荧光素酶，二者的底物不一样，前者的底物是 D-luciferin，后者的底物是 coelentarizine 。二者的发光颜色不一样，前者所发的光波长在 540-600nm，后者所发的光波长在 460-540nm 左右。前者所发的光更容易透过组织，后者在体内的代谢比前者快。大部分的发表文章通常使用前者用作报告基因， 也有一些文章使用两者进行双标记。
可以标记病毒，由于病毒在核酸结构上的特性，每个病毒标记的方法不一样，具体的可以参见有关文献。还没有看到标记病毒某一个基因的报道，但理论上讲，将荧光素酶基因与想标记的基因平行表达，可以标记任何基因。交通大学的专家已经标记了腺病毒、腺相关病毒进行了基因治疗方面的活体成像实验。
对于细菌标记，一般利用发光酶基因操纵子 luxABCDE 控制的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。利用这种办法进行标记的细菌会持续发光，不需要外源性底物。但是一般细菌标记需要转座子的帮助把外源基因插入到细菌染色体内稳定表达。具体标记情况请与我们直接联系。
荧光素腹腔注射老鼠后约一分钟后表达荧光素酶的细胞开始发光，十分钟后强度达到稳定的最高点。在最高点持续约 20-30 分钟后开始衰减，约三小时后荧光素排除，发
光全部消失。最好的检测时间是在注射后 15 到 35 分钟之间。
对我们已经标记好的商品化出售的转基因小鼠来说，每一种小鼠都按照我们预先设定的标准进行严格的表达筛选，而且这种筛选是在不同代之间连续进行，以保证该基因在表达和遗传上的稳定性。
插入的位点是随机的，但每一个构建好的细胞株我们都做过详细的分析，与其母细胞株进行详细的比较，证明荧光素酶的插入对细胞的各种特性(包括生长周期, 成瘤性等) 没有造成影响。
不同品牌的荧光素底物的代谢过程不太一样，使用前最好做一些体外试验，做一个标准曲线。下面是我们试验的一些例子：
荧光素酶基因是插到细胞染色体内的，当细胞分裂、转移、分化时, 荧光酶也会得到持续稳定的表达。荧光素酶的半衰期约三个小时, 所以只有活细胞才能够持续表达荧光素酶。观察时间的间隔没有最短限制， 只要观察的条件控制一致就可以。虽然底物在动物体内有一定的代谢过程，但是上一次底物的残留曲线可以知道（见上图）， 可以控制对下一次观察结果的影响。
没有正式的报道丢失 Luciferase 的情况。丢失的可能性及量非常小，不会影响实验结果。一些实验报道的结果中，标记的细胞在动物体内存活几年的时间还可以持续发光， 说明 Luciferase 基因的标记非常稳定。可以先用标记的细胞在皮下接种，然后从皮下取出肿瘤块进行原位接种。
荧光素酶基因标记的细胞株是经过单克隆筛选培养过的稳定的细胞株。体外培养过程中，不筛选也可以，只要时间不是很长，接种代数不要很多。到目前为止，还没有发现基因丢失的情况。但若接种的代数过多，建议用药物筛选一段时间或从原始的细胞株培养以保证细胞发光的强度。
最开始专家曾研究过细胞中的 copy 数目和标记的位点。但发现对于实验没有任何影响，后来的实验中基本不进行那样的研究。
标记细胞一般用在细胞内能稳定表达的启动子，显示细胞的数目。标记基因一般用此基因的启动子，与此基因平行表达， 显示此基因的表达数目。
有关，启动子的活性高，则荧光素酶的表达高，启动子的活性低，则荧光素酶的表达低。还可以根据此原理，用特定的启动子驱动荧光素酶，来观察该启动子在活体动物体内的特定条件下的表达情况，并检测影响该启动子表达的因素。这正体现了应用活体成像技术研究的优势。
可以，但荧光酶的体外活性保持时间比较短， 约几十分钟。有相关的文献。
关于仪器的特性等问题
1. 正常成体小鼠可以看到体内发光吗？ 是否不需要裸鼠？
可以。成体老鼠和裸鼠，幼鼠及胚胎的区别只在与对可见光的穿透性不同，我们的技术可以看到成体正常老鼠的体内发光。这正是这项技术的价值所在。可见光的穿透能力在 3-4cm，所以大鼠也可以作为活体成像的动物， 并有很多关于大鼠的文章。
可以。若有发光足够强的标记细胞，在老鼠体内任何一个地方都能看到约一立方毫米的细胞瘤(约 106细胞)，穿透性可达到 3-4cm。越是表浅的细胞，越容易观察到。
实践证明，该系统具有最优秀的灵敏度：小鼠皮下总计 1000 个细胞或每 mm² 20 个细
胞可以很容易地被检测到，探测极限是一丛 150 – 250 个细胞，在微孔细胞板中少到
10 个细胞可以检测到。该系统具有无与伦比的灵敏度，主要是由于背照射背部薄化冷 CCD 以及密闭性非常好的暗箱。下面是中国军事医学科学院的专家应用我公司生物发光的 Huh-7 细胞和我公司的荧光素所做的活体实验，检测到皮下 100 个细胞，曝光时间只有 20 秒。
活体动物光学成像技术采取绝对光子数的计算方法，记录单位时间内、单位面积接受到的光子数。这样，不同时间、不同仪器的测量结果可以进行比较，具有绝对的定量意义。每一个新标记的细胞株都要进行全面的定量分析才能用于定量实验，其中包括在体外和体内固定位置细胞发光的标准曲线（见下例图）。活体动物光学成像提供的每一种荧光酶标记的细胞株都做过精确全面的分析。我们也为客户免费提供这些分析的方法。
不能。目前的文献都是同样的组织比较，进行同样组织的前后不同时间的定量分析。
是的，荧光素酶的发光强度同标记的靶点, 包括细胞、基因、细菌和病毒的数量成正比。密西根大学 Brian Ross 发表的一篇文章专门研究了这个问题。确定荧光素酶的发光强度与细胞数成正比关系，并且线性关系到 0.9 以上。
仪器的最高解析度在几毫米左右。由于可见光是漫射光，在体内走的路线不是直线， 所以该仪器的体内光源的分辨率不是很好，通过该仪器观察的发光图片不能代表发光物质的结构信息，在动物体表所捕捉的发光信号只能代表发光的强度和大概的位置。小动物 CT 和 MRI，在这方面具有优势，因为放射线走的路线很直。
此技术无法直接定位标记细胞和基因所在的组织和器官。但是实验人员凭经验，可以靠发光细胞在老鼠的身体位置推断标记细胞或基因所在的脏器。若需要证实, 还需要将老鼠解剖，进行体外检测。
该系统还提供观察荧光功能的附件和小动物麻醉系统。荧光发光附件包括一个激发光源，三种不同的激发装置（分别适用于不同的光源），一套滤光片（四套或六套）； 也可以选配荧光透射仪（用于透射荧光成像）；直角 3D 成像装置（了解图像的三维信息）；还有 MACU，用于与小动物 PET 兼容等。荧光成像的配件可用于研究包括绿色荧光蛋白、RFP、Cy5、Cy7 及其它荧光报告机团标记的物质在体内和体外的检测。
一般建议在活体生物发光成像检测中使用气体麻醉技术，原因有两个方面。第一， 由于活体动物发出的生物发光信号非常微弱，需要较长的检测时间，为了更好的控制动物在检测过程中的麻醉深度，使生物发光的检测顺利进行，避免动物因麻醉不足而在检测过程中苏醒或者因麻醉过量而在检测过程中死亡。第二，由于活体光学成像需要应用大量的裸鼠进行实验，而裸鼠在麻醉后体温下降明显，麻醉时间过长会影响裸鼠的正常生理活动，为了检测后动物能更快的苏醒，不会导致动物由于腹腔麻醉而造成的体温下降时间过长。
