Auf diese Weise können wir die folgenden Ziele erreichen: Echtzeitüberwachung des Tumorwachstums bei Nacktmäusen, Tumorzellen, die in Versuchsmäuse injiziert wurden, wurden lokalisiert, um die Wirkung des Medikaments auf Tumore in vivo zu zeigen. Und jetzt haben wir eine Reihe von Reagenzien, die uns das ermöglichen.
Abbildung 1: Lokalisierung von Luciferase-markierten Zellen
Luciferase: Zell-Tracker
Luciferase ist eine Reihe von Enzymen, die Substrate katalysieren können, um Biolumineszenz zu erzeugen. Verschiedene Luciferasequellen haben ihre eigenen Eigenschaften, und verschiedene Luciferasen können Substrate katalysieren, um unterschiedliche Lichtfarben zu emittieren. Glühwürmchen-Luciferase wurde aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit und ihres breiten linearen Nachweisbereichs (bis zu 7 bis 8 Größenordnungen) unter diesen Enzymen zum am häufigsten verwendeten Säugetierzellreporter. Der Effekt besteht darin, dass bestimmte Zellen in nachfolgenden Experimenten jederzeit verfolgt und erkannt werden können, indem der Reporter einfach einmal eingefügt wird.
Abbildung 2: Das Prinzip der Lumineszenzreaktion von Luciferase und Luciferin-Kaliumsalz
Die Vorteile von Luciferase-Bildgebungsverfahren
Strahlungsfrei und nahezu unschädlich für Lebewesen.
Bildgebung mittels Biolumineszenz statt Anregungslichtquelle.
Hohe Empfindlichkeit: Die Anzahl der erkannten Zellen kann nur einige Hundert betragen.
Gute Penetration, das Fluoreszenzsignal ist sogar durch 3–4 cm Gewebe hindurch noch erkennbar.
Hohes Signal-Rausch-Verhältnis, starkes Fluoreszenzsignal, gute Entstörung.
Anwendungsszenario
Überwachung des Tumorwachstums
Echtzeitbeobachtung des Tumorwachstums in Nacktmäusen in vivo, der Tumorkörper ohne Trennung.
Überwachung der Funktion von Tumormedikamenten
Zur Erkennung der Wirkung von Arzneimitteln auf Tumorwachstum oder Tumormetastasen in vivo. Das Fluoresceinsubstrat kann innerhalb von 3 Stunden vollständig eliminiert werden, sodass es das Arzneimittel nicht beeinträchtigt.
Zelllokalisierung
Die Lokalisierung und Verteilung fremder Zellen im Tier wurde nachgewiesen.
Regulierung der Genexpression
Das Zielgen oder der Zielgenpromotor fusioniert mit dem Luciferasegen, um Änderungen der Genexpression während der Arzneimittelbehandlung oder des Krankheitsverlaufs zu erkennen.
Stammzellenforschung
Überwachung der Transplantation, des Überlebens und der Proliferation von Stammzellen; Verfolgung der Verteilung und Migration von Stammzellen in vivo.
Experimentelle Ergebnisse
Abbildung 3: In-vivo-Bildgebungsnachweis von CAR-MUC1 T/CAR-MUC1-IL22 T-Zellen zur Tumorbildung durch subkutane Injektion von HN4-Zellen in Mäusen
Abbildung 5: In-vivo-Bildgebung der Fähigkeit mesenchymaler Stammzellen (MSC), zur Brandwunde zu wandern. Mesenchymale Stammzellen (MSC/FLuc) wurden intravenös in ein Mausmodell für Rückenbrandwunden injiziert. 4 Tage nach der Injektion traten an der Verletzungsstelle der Brandwunde biolumineszierende Signale auf, die dann allmählich abnahmen (roter Pfeil zeigt auf die Brandwunde) [3].
Häufig gestellte Fragen
F1: Welche Vorteile haben biolumineszierende In-vivo-Bildgebungsverfahren gegenüber anderen ähnlichen Methoden?
A: Verglichen mit anderen Technologien ist die In-vivo-Bildgebungsmethode der Biolumineszenz empfindlicher als herkömmliche Methoden bei der Untersuchung von Tumormetastasen, Gentherapie, epidemiologischer Pathogenese, Stammzelltracer, Leukämieforschung usw., und kann außerdem schnell und intuitiv die Pathogenese- und Arzneimittelscreening-Forschung zu verwandten Krankheiten anhand einer Reihe transgener Tierkrankheitsmodelle durchführen.
F2: Wie markiert man Stammzellen mit dem Luciferase-Gen?
A: Durch Markierungen der sexuellen Expression von Genen zur Herstellung transgener Mäuse, deren Stammzellen markiert wurden. Hämatopoietische Stammzellen wurden aus dem Knochenmark solcher transgener Mäuse extrahiert und in das Knochenmark einer anderen Maus transplantiert, um die Proliferation und Differenzierung hämatopoetischer Stammzellen in vivo und den Prozess der Migration in den gesamten Körper zu verfolgen. Oder man kann Stammzellen mit Lentiviren markieren.
F3: Was ist die geeignete Nachweiszeit nach der Injektion von Fluorescein und wie lange hält die Lumineszenz an?
A: Nach der intraperitonealen Injektion erreichte das Fluoreszenzsignal im Allgemeinen nach 10–15 Minuten die stärkste stabile Periode, begann nach 20–30 Minuten abzuklingen und eliminierte das Fluorescein nach 3 Stunden.
F4: Welche Injektionsmethode für Luciferase-Reagenzien gibt es für Mausexperimente? Was sind die Unterschiede zwischen den verschiedenen Injektionsmethoden?
A: Fluorescein kann Mäusen intraperitoneal oder intravenös in den Schwanz injiziert werden. Es kann sich in etwa 1 Minute im gesamten Körper der Mäuse ausbreiten. In den meisten Fällen wird eine Fluoresceinkonzentration von 150 mg/kg verwendet. Etwa 3 mg Fluorescein reichen für 20 g schwere Mäuse aus. Bei intraperitonealer Injektion ist die Diffusion langsamer, das Licht beginnt langsamer und die Lichtdauer ist länger. Bei intravenöser Fluoresceininjektion in den Schwanz ist die Diffusion schnell und die Lumineszenz beginnt schnell, aber die Lumineszenzdauer ist kurz.
Produktinformationen
| Produktname | Katalognummer | Technische Daten |
| 40901ES01/02/03/08 | 100 mg/500 mg/1 g/5 g | |
| 40902ES01/02/03/09 | 100 mg/500 mg/1 g/5 g | |
| 40903ES01/02/03 | 100mg/500mg/1g | |
| 40904ES02/03/08 | 1×500 μg/2×500 μg/5mg | |
| 40905ES02/03 | 1×500 μg/2×500 μg | |
| 40906ES02/03/08 | 1×500 μg/2×500 μg/5mg | |
| 40908ES02/03 | 1×500 μg/2×500 μg |
Verweise
[1]. Mei Z, Zhang K, Lam AK, Huang J, Qiu F, Qiao B, Zhang Y. MUC1 als Ziel für die CAR-T-Therapie bei Plattenepithelkarzinomen im Kopf- und Halsbereich. Cancer Med. 2020 Jan;9(2):640-652. doi: 10.1002/cam4.2733. Epub 2019 Dez 4. PMID: 31800160; PMCID: PMC6970025.
[2]. Chen G, Fan XY, Zheng XP, Jin YL, Liu Y, Liu SC.Aus der menschlichen Nabelschnur gewonnene mesenchymale Stammzellen verbessern die Insulinresistenz durch PTEN-vermittelte Wechselwirkung zwischen den PI3K/Akt- und Erk/MAPKs-Signalwegen in der Skelettmuskulatur von db/db-Mäusen. Stem Cell Res Ther. 16. September 2020;11(1):401. doi: 10.1186/s13287-020-01865-7. PMID: 32938466; PMCID: PMC7493876.
[3]. Oh EJ, Lee HW, Kalimuthu S, Kim TJ, Kim HM, Baek SH, Zhu L, Oh JM, Son SH, Chung HY, Ahn BC. In-vivo-Migration mesenchymaler Stammzellen zu Brandwunden und ihre therapeutischen Effekte in einem lebenden Mausmodell. J Control Release. 10. Juni 2018;279:79-88. doi: 10.1016/j.jconrel.2018.04.020. Epub 12. April 2018. PMID: 29655989.