ヌードマウスの腫瘍増殖をリアルタイムでモニタリングし、実験用マウスに注入した腫瘍細胞の位置を特定して、体内での腫瘍に対する薬剤の効果を示すという目的を何らかの方法で達成できると想定しています。そして現在、私たちはそれを可能にする一連の試薬を持っています。
図1: ルシフェラーゼ標識細胞の局在
ルシフェラーゼ: 細胞トラッカー
ルシフェラーゼは、基質を触媒して生物発光を生成できる一連の酵素です。ルシフェラーゼのさまざまなソースには独自の特性があり、さまざまなルシフェラーゼは基質を触媒してさまざまな色の光を発します。ホタルルシフェラーゼは、その高い感度と広い検出線形範囲（最大 7 ～ 8 桁）により、これらの酵素の中で最も一般的に使用される哺乳類細胞レポーターになりました。その効果は、レポーターを一度挿入するだけで、後続の実験でいつでも特定の細胞を追跡して検出できることです。
図2：ルシフェラーゼとルシフェリンカリウム塩反応発光の原理
ルシフェラーゼイメージング法の利点
放射線がなく、生体に対して実質的に無害です。
励起光源ではなく生物発光による画像化。
高感度: 検出される細胞の数は数百程度まで少なくなります。
浸透性は良好で、3〜4cmの組織を通しても蛍光信号を検出できます。
高い信号対雑音比、強い蛍光信号、優れた耐干渉性。
アプリケーションシナリオ
腫瘍の成長のモニタリング
ヌードマウスの体内で腫瘍が増殖する様子を、腫瘍本体を分離することなくリアルタイムで観察します。
腫瘍薬剤機能のモニタリング
体内での腫瘍の成長または腫瘍の転移に対する薬剤の効果を検出します。フルオレセイン基質は 3 時間で完全に除去できるため、薬剤の効果を妨げません。
細胞局在
動物における外来細胞の局在と分布が検出されました。
遺伝子発現制御
標的遺伝子または標的遺伝子プロモーターはルシフェラーゼ遺伝子と融合し、薬物治療中または疾患進行中の遺伝子発現の変化を検出します。
幹細胞研究
幹細胞の移植、生存、増殖を監視し、生体内での幹細胞の分布と移動を追跡します。
実験結果
図3: マウスにおけるHN4細胞の皮下注射による腫瘍形成に対するCAR-MUC1 T/CAR-MUC1-IL22 T細胞の生体内イメージング検出
図5：間葉系幹細胞（MSC）の火傷部位への移動能力の生体内イメージング。間葉系幹細胞（MSC/FLuc）をマウスの背部火傷モデルに静脈内注射した。注射後4日で火傷創の損傷部位に生物発光シグナルが現れ、その後徐々に減少した（赤矢印は火傷部位を示す）[3]。
よくある質問
Q1: 他の同様の方法と比較した、生物発光生体内イメージング法の利点は何ですか?
A: 他のタイプの技術と比較して、生物発光生体内イメージング法は、腫瘍転移、遺伝子治療、疫学的病因、幹細胞トレーサー、白血病関連研究などの研究において従来の方法よりも感度が高く、一連のトランスジェニック動物疾患モデルを通じて関連疾患の病因および薬物スクリーニング研究を迅速かつ直感的に実行することもできます。
Q2: 幹細胞をルシフェラーゼ遺伝子で標識するにはどうすればいいですか?
A: 遺伝子の性発現マーカーによって、幹細胞が標識されたトランスジェニックマウスを作製します。このようなトランスジェニックマウスの骨髄から造血幹細胞を抽出し、別のマウスの骨髄に移植して、体内での造血幹細胞の増殖と分化、および全身への移動のプロセスを追跡します。または、レンチウイルスで幹細胞を標識することもできます。
Q3: フルオレセインを注入した後の適切な検出時間はどれくらいですか? また、発光はどのくらい持続しますか?
A: 腹腔内注射後、蛍光シグナルは通常 10 ～ 15 分後に最も強い安定期に達し、20 ～ 30 分後に減衰し始め、3 時間後にフルオレセインが消失します。
Q4: マウス実験に使用できるルシフェラーゼ試薬の注入方法は何ですか? 異なる注入方法の違いは何ですか?
A: フルオレセインはマウスの腹腔内注射または尾静脈注射で投与できます。約 1 分でマウスの全身に広がります。ほとんどの場合、フルオレセイン濃度は 150 mg/kg です。20 g のマウスには約 3 mg のフルオレセインで十分です。腹腔内注射の場合、拡散が遅く、光の開始が遅く、光の持続時間が長くなります。フルオレセインの尾静脈注射の場合、拡散が速く、発光がすぐに始まりますが、発光持続時間は短くなります。
製品情報
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製品名 |
カタログ番号 |
仕様 |
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40901ES01/02/03/08 |
100mg/500mg/1g/5g |
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40902ES01/02/03/09 |
100mg/500mg/1g/5g |
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40903ES01/02/03 |
100mg/500mg/1g |
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40904ES02/03/08 |
1×500μg/2×500μg/5mg |
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40905ES02/03 |
1×500μg/2×500μg |
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40906ES02/03/08 |
1×500μg/2×500μg/5mg |
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40908ES02/03 |
1×500μg/2×500μg |
参考文献
[1] Mei Z, Zhang K, Lam AK, Huang J, Qiu F, Qiao B, Zhang Y. 頭頸部扁平上皮癌におけるCAR-T療法の標的としてのMUC1。Cancer Med. 2020年1月;9(2):640-652. doi: 10.1002/cam4.2733. Epub 2019年12月4日。PMID: 31800160; PMCID: PMC6970025。
[2] Chen G、Fan XY、Zheng XP、Jin YL、Liu Y、Liu SC。ヒト臍帯由来間葉系幹細胞は、db/dbマウスの骨格筋におけるPI3K/AktおよびErk/MAPKシグナル伝達経路間のPTENを介したクロストークを介してインスリン抵抗性を改善する。Stem Cell Res Ther。2020年9月16日;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。生体内での間葉系幹細胞の火傷部位への遊走と生きたマウスモデルにおけるその治療効果。J Control Release。2018年6月10日;279:79-88。doi：10.1016/j.jconrel.2018.04.020。Epub 2018年4月12日。PMID：29655989。