D-Luciferin(D-熒光素)的檢測原理、優(yōu)勢及在腫瘤研究中的應用
在動物實驗中，對于腫瘤生長和轉移的監(jiān)測，傳統(tǒng)影像技術可能因分辨率不足或背景信號干擾而難以精準捕捉早期微小變化。此外，為了檢測外源基因在某一動物組織中的表達，傳統(tǒng)的檢測方法往往需要犧牲動物來獲取組織樣本，這不僅增加了實驗成本，還難以實現(xiàn)對同一動物的長期跟蹤。D-Luciferin憑借其獨特的生物發(fā)光特性，為這些問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，能夠產生明亮且穩(wěn)定的生物發(fā)光信號。這種信號可以被高靈敏度的活體成像設備捕捉，從而實現(xiàn)對動物體內基因表達、細胞活動以及疾病模型進程的實時和無創(chuàng)監(jiān)測。
一、D-Luciferin檢測原理
D-Luciferin的檢測原理基于熒光素酶催化的生物發(fā)光反應。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，產生黃綠色光。當D-Luciferin過量時，發(fā)光強度與熒光素酶的濃度呈正相關，這使得D-Luciferin成為理想的報告基因檢測工具。在動物實驗中，通過將熒光素酶基因導入目標細胞中，然后向動物體內注射D-Luciferin，研究人員可以利用光學成像系統(tǒng)實時監(jiān)測光信號的變化，進而推斷基因表達水平，細胞位置及數量。
二、D-Luciferin的優(yōu)勢
高靈敏度與低背景信號：D-Luciferin的生物發(fā)光信號幾乎無背景干擾，即使在低濃度下也能被精準檢測。這使得研究人員能夠捕捉到極微弱的信號，從而實現(xiàn)對低水平基因表達或早期疾病標志物的檢測。
非侵入性與實時監(jiān)測：基于D-Luciferin的成像技術無需對動物進行手術或犧牲，即可實現(xiàn)對動物體內生理過程的實時監(jiān)測。這種非侵入性方法不僅減少了動物的創(chuàng)傷，還允許對同一動物進行長期跟蹤，提供更全面的實驗數據。
廣泛的適用性：D-Luciferin不僅適用于腫瘤研究，還可用于干細胞追蹤、病毒學研究、藥物篩選等多個領域。其多樣化的應用形式，如游離酸、鈉鹽和鉀鹽，也為不同實驗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，這使得它們在實驗操作中更加便捷，能夠快速溶解并均勻分布于動物體內。
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，實現(xiàn)了對肺癌細胞在體生長和轉移的有效監(jiān)測。結果顯示：通過IVIS 熒光成像的動態(tài)觀察表明TREM2 缺陷和GB1107 處理顯著抑制了肺腫瘤的生長。 
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
上述文章核心內容是研究SCUBE2（Signal Peptide CUB Domain EGF-Related 2）在乳腺癌骨轉移中的作用及其機制。研究發(fā)現(xiàn)，SCUBE2在雌激素受體（ER）陽性的管腔型乳腺癌中高表達，并且與骨轉移的發(fā)生密切相關。SCUBE2通過調節(jié)免疫抑制性成骨細胞微環(huán)境，促進管腔型乳腺癌的骨轉移。在上述研究中，實驗人員使用了來自AbMole的D-Luciferin以檢測腫瘤細胞的生物發(fā)光信號，以評估骨轉移。
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檢測原理
D-Luciferin的檢測原理基于熒光素酶催化的生物發(fā)光反應。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，產生黃綠色光。當D-Luciferin過量時，發(fā)光強度與熒光素酶的濃度呈正相關，這使得D-Luciferin成為理想的報告基因檢測工具。在動物實驗中，通過將熒光素酶基因導入目標細胞中，然后向動物體內注射D-Luciferin，研究人員可以利用光學成像系統(tǒng)實時監(jiān)測光信號的變化，進而推斷基因表達水平，細胞位置及數量。
圖1. D-Luciferin的成像原理
二、D-Luciferin的優(yōu)勢
高靈敏度與低背景信號：D-Luciferin的生物發(fā)光信號幾乎無背景干擾，即使在低濃度下也能被精準檢測。這使得研究人員能夠捕捉到極微弱的信號，從而實現(xiàn)對低水平基因表達或早期疾病標志物的檢測。
非侵入性與實時監(jiān)測：基于D-Luciferin的成像技術無需對動物進行手術或犧牲，即可實現(xiàn)對動物體內生理過程的實時監(jiān)測。這種非侵入性方法不僅減少了動物的創(chuàng)傷，還允許對同一動物進行長期跟蹤，提供更全面的實驗數據。
廣泛的適用性：D-Luciferin不僅適用于腫瘤研究，還可用于干細胞追蹤、病毒學研究、藥物篩選等多個領域。其多樣化的應用形式，如游離酸、鈉鹽和鉀鹽，也為不同實驗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，這使得它們在實驗操作中更加便捷，能夠快速溶解并均勻分布于動物體內。
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，實現(xiàn)了對肺癌細胞在體生長和轉移的有效監(jiān)測。結果顯示：通過IVIS 熒光成像的動態(tài)觀察表明TREM2 缺陷和GB1107 處理顯著抑制了肺腫瘤的生長。
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
上述文章核心內容是研究SCUBE2（Signal Peptide CUB Domain EGF-Related 2）在乳腺癌骨轉移中的作用及其機制。研究發(fā)現(xiàn)，SCUBE2在雌激素受體（ER）陽性的管腔型乳腺癌中高表達，并且與骨轉移的發(fā)生密切相關。SCUBE2通過調節(jié)免疫抑制性成骨細胞微環(huán)境，促進管腔型乳腺癌的骨轉移。在上述研究中，實驗人員使用了來自AbMole的D-Luciferin以檢測腫瘤細胞的生物發(fā)光信號，以評估骨轉移。
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.
