รูปที่ 1: การกำหนดตำแหน่งเซลล์ที่ติดฉลากลูซิเฟอเรส

ลูซิเฟอเรส: ตัวติดตามเซลล์

ลูซิเฟอเรสเป็นเอนไซม์ชุดหนึ่งที่สามารถเร่งปฏิกิริยาสารตั้งต้นให้เรืองแสงได้ แหล่งลูซิเฟอเรสแต่ละแหล่งมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง และลูซิเฟอเรสแต่ละชนิดสามารถเร่งปฏิกิริยาสารตั้งต้นให้เปล่งแสงสีต่างๆ ได้ ลูซิเฟอเรสของหิ่งห้อยกลายเป็นเอนไซม์รายงานเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ใช้กันทั่วไปที่สุดในบรรดาเอนไซม์เหล่านี้ เนื่องจากมีความไวสูงและช่วงการตรวจจับเชิงเส้นที่กว้าง (มากถึง 7 ถึง 8 ลำดับความสำคัญ) ผลลัพธ์ก็คือสามารถติดตามและตรวจจับเซลล์เฉพาะได้ตลอดเวลาในการทดลองครั้งต่อๆ ไป เพียงแค่ใส่รายงานเพียงครั้งเดียว

รูปที่ 2: หลักการเรืองแสงของปฏิกิริยาลูซิเฟอเรสและเกลือโพแทสเซียมลูซิเฟอริน

ข้อดีของวิธีการถ่ายภาพด้วยลูซิเฟอเรส

ปราศจากรังสีและแทบไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต

การถ่ายภาพโดยใช้การเรืองแสงแทนแหล่งกำเนิดแสงเร้า

ความไวสูง: จำนวนเซลล์ที่ตรวจพบอาจต่ำถึงหลายร้อยเซลล์

การเจาะทะลุที่ดี สามารถตรวจจับสัญญาณการเรืองแสงได้แม้จะผ่านเนื้อเยื่อขนาด 3-4 ซม.

อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูง สัญญาณฟลูออเรสเซนต์ที่แข็งแกร่ง ป้องกันการรบกวนได้ดี

สถานการณ์การใช้งาน

การติดตามการเจริญเติบโตของเนื้องอก

การสังเกตการเจริญเติบโตของเนื้องอกแบบเรียลไทม์เข้าไปในเนื้องอกในหนูเปลือยในร่างกาย โดยที่ตัวเนื้องอกไม่แยกออกจากกัน

การติดตามการทำงานของยาเนื้องอก

เพื่อตรวจหาผลของยาต่อการเจริญเติบโตของเนื้องอกหรือการแพร่กระจายของเนื้องอกในร่างกาย สารตั้งต้นฟลูออเรสซีนสามารถถูกกำจัดออกได้หมดภายใน 3 ชั่วโมง จึงไม่รบกวนการทำงานของยา

การระบุตำแหน่งเซลล์

ตรวจพบตำแหน่งและการกระจายตัวของเซลล์แปลกปลอมในสัตว์

การควบคุมการแสดงออกของยีน

ยีนเป้าหมายหรือโปรโมเตอร์ยีนเป้าหมายจะรวมเข้ากับยีนลูซิเฟอเรสเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของยีนในระหว่างการรักษาด้วยยาหรือการดำเนินของโรค

การวิจัยเซลล์ต้นกำเนิด

การติดตามการปลูกถ่าย การอยู่รอด และการแพร่กระจายของเซลล์ต้นกำเนิด ติดตามการกระจายและการย้ายถิ่นฐานของเซลล์ต้นกำเนิดในร่างกาย

ผลการทดลอง

รูปที่ 3: การตรวจจับภาพในร่างกายของเซลล์ CAR-MUC1 T/CAR-MUC1-IL22 T สำหรับการก่อตัวของเนื้องอกโดยการฉีดเซลล์ HN4 ใต้ผิวหนังในหนู

รูปที่ 5: การถ่ายภาพในร่างกายของความสามารถของเซลล์ต้นกำเนิดของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน (MSC) ในการอพยพไปยังบริเวณที่ถูกไฟไหม้ เซลล์ต้นกำเนิดของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน (MSC/FLuc) ถูกฉีดเข้าเส้นเลือดดำเข้าไปในแบบจำลองของหนูที่ถูกไฟไหม้ที่หลัง สัญญาณเรืองแสงปรากฏขึ้นที่บริเวณบาดแผลไฟไหม้ 4 วันหลังการฉีด จากนั้นจึงค่อยๆ ลดลง (ลูกศรสีแดงระบุบริเวณที่ถูกไฟไหม้) [3]

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: วิธีการถ่ายภาพเรืองแสงในร่างกายมีข้อได้เปรียบอย่างไรเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการอื่นที่คล้ายคลึงกัน?

A: เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีประเภทอื่นๆ วิธีการถ่ายภาพด้วยการเรืองแสงในร่างกายจะมีความไวมากกว่าวิธีแบบดั้งเดิมในการศึกษาการแพร่กระจายของเนื้องอก การบำบัดด้วยยีน การเกิดโรคทางระบาดวิทยา การติดตามเซลล์ต้นกำเนิด การวิจัยที่เกี่ยวข้องกับมะเร็งเม็ดเลือดขาว ฯลฯและยังสามารถดำเนินการวิจัยพยาธิวิทยาและการคัดกรองยาของโรคที่เกี่ยวข้องได้อย่างรวดเร็วและชัดเจนด้วยโมเดลโรคสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมชุดหนึ่ง

คำถามที่ 2: จะติดฉลากเซลล์ต้นกำเนิดด้วยยีนลูซิเฟอเรสได้อย่างไร

ก: โดยใช้เครื่องหมายของการแสดงออกทางเพศของยีนในการเตรียมหนูทรานสเจนิก ซึ่งเซลล์ต้นกำเนิดจะถูกทำเครื่องหมาย เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดจะถูกสกัดจากไขกระดูกของหนูทรานสเจนิกดังกล่าวและปลูกถ่ายเข้าไปในไขกระดูกของหนูตัวอื่นเพื่อติดตามการแพร่กระจายและการแบ่งตัวของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดในร่างกายและกระบวนการอพยพไปทั่วร่างกาย หรือคุณสามารถติดฉลากเซลล์ต้นกำเนิดด้วยเลนติไวรัส

คำถามที่ 3: ระยะเวลาในการตรวจจับที่เหมาะสมหลังจากฉีดสารฟลูออเรสซีนคือเมื่อใด และการเรืองแสงคงอยู่ได้นานแค่ไหน?

A: หลังจากฉีดเข้าช่องท้องแล้ว สัญญาณการเรืองแสงโดยทั่วไปจะถึงช่วงที่เสถียรที่สุดหลังจาก 10-15 นาที เริ่มสลายตัวหลังจาก 20-30 นาที และถูกกำจัดฟลูออเรสซีนหลังจาก 3 ชั่วโมง

คำถามที่ 4: วิธีการฉีดสารลูซิเฟอเรสสำหรับการทดลองกับหนูมีอะไรบ้าง? วิธีการฉีดแต่ละวิธีมีความแตกต่างกันอย่างไร?

ก: สามารถฉีดฟลูออเรสซีนเข้าไปในหนูได้โดยการฉีดเข้าช่องท้องหรือฉีดเข้าเส้นเลือดดำที่หาง ฟลูออเรสซีนสามารถแพร่กระจายไปทั่วร่างกายของหนูได้ภายในเวลาประมาณ 1 นาที ในกรณีส่วนใหญ่ใช้ฟลูออเรสซีนความเข้มข้น 150 มก./กก. ฟลูออเรสซีนประมาณ 3 มก. ก็เพียงพอสำหรับหนูน้ำหนัก 20 กรัม สำหรับการฉีดเข้าช่องท้อง การแพร่กระจายจะช้ากว่า การเริ่มต้นของแสงจะช้ากว่า และระยะเวลาของแสงจะนานกว่า สำหรับการฉีดฟลูออเรสซีนเข้าเส้นเลือดดำที่หาง การแพร่กระจายจะเร็วและการเรืองแสงจะเริ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่ระยะเวลาการเรืองแสงจะสั้น

ข้อมูลสินค้า

ชื่อสินค้า	หมายเลขแคตตาล็อก	ข้อมูลจำเพาะ
ดี-ลูซิเฟอริน,เกลือโซเดียม	40901ES01/02/03/08	100มก./500มก./1ก./5ก.
ดี-ลูซิเฟอริน,เกลือโพแทสเซียม	40902ES01/02/03/09	100มก./500มก./1ก./5ก.
ดี-ลูซิเฟอริน หิ่งห้อย กรดฟรี	40903ES01/02/03	100มก./500มก./1ก.
โคเอเลนเทอราซีน พื้นเมือง	40904ES02/03/08	1×500 ไมโครกรัม/2×500 ไมโครกรัม/5 มก.
โคเอเลนเทอราซีน 400เอ	40905ES02/03	1×500 ไมโครกรัม/2×500 ไมโครกรัม
โคเอเลนเทอราซีน เอช	40906ES02/03/08	1×500 ไมโครกรัม/2×500 ไมโครกรัม/5 มก.
โคเอนเทอราซีน เอฟ	40908ES02/03	1×500 ไมโครกรัม/2×500 ไมโครกรัม

อ้างอิง

[1]. Mei Z, Zhang K, Lam AK, Huang J, Qiu F, Qiao B, Zhang Y. MUC1 เป็นเป้าหมายของการบำบัดด้วย CAR-T ในเนื้องอกเซลล์สความัสของศีรษะและคอ Cancer Med. 2020 ม.ค.;9(2):640-652. doi: 10.1002/cam4.2733. Epub 2019 ธ.ค. 4. PMID: 31800160; PMCID: PMC6970025

[2] เฉิน G, แฟน XY, เจิ้ง XP, จิน YL, Liu Y, Liu SCเซลล์ต้นกำเนิดเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่ได้จากสายสะดือของมนุษย์ช่วยลดภาวะดื้อต่ออินซูลินผ่านการสื่อสารข้ามผ่าน PTEN ระหว่างเส้นทางการส่งสัญญาณ PI3K/Akt และ Erk/MAPKs ในกล้ามเนื้อโครงร่างของหนู db/db Stem Cell Res Ther. 2020 Sep 16;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. การย้ายถิ่นฐานของเซลล์ต้นกำเนิดของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันไปยังบริเวณที่ได้รับบาดเจ็บจากการเผาไหม้และผลการรักษาในหนูทดลองที่ยังมีชีวิตอยู่ J Control Release. 2018 มิถุนายน 10;279:79-88. doi: 10.1016/j.jconrel.2018.04.020. Epub 2018 เมษายน 12. PMID: 29655989