Hình 1: Định vị các tế bào được gắn nhãn luciferase

Luciferase: Theo dõi tế bào

Luciferase là một loạt các enzyme có thể xúc tác các chất nền để tạo ra sự phát quang sinh học. Các nguồn luciferase khác nhau có đặc điểm riêng và các luciferase khác nhau có thể xúc tác các chất nền để phát ra các màu ánh sáng khác nhau. Luciferase đom đóm đã trở thành chất báo cáo tế bào động vật có vú được sử dụng phổ biến nhất trong số các enzyme này vì độ nhạy cao và phạm vi tuyến tính phát hiện rộng (lên đến 7 đến 8 cấp độ). Hiệu ứng là các tế bào cụ thể có thể được theo dõi và phát hiện bất kỳ lúc nào trong các thí nghiệm tiếp theo chỉ bằng cách chèn chất báo cáo một lần.

Hình 2: Nguyên lý phản ứng phát quang của luciferase và muối kali luciferin

Ưu điểm của phương pháp chụp ảnh luciferase

Không có bức xạ và hầu như vô hại đối với sinh vật sống.

Chụp ảnh thông qua phát quang sinh học thay vì nguồn sáng kích thích.

Độ nhạy cao: Số lượng tế bào được phát hiện có thể thấp tới hàng trăm.

Khả năng thâm nhập tốt, tín hiệu huỳnh quang vẫn có thể được phát hiện ngay cả khi xuyên qua 3-4cm mô.

Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao, tín hiệu huỳnh quang mạnh, chống nhiễu tốt.

Kịch bản ứng dụng

Theo dõi sự phát triển của khối u

Quan sát thời gian thực sự sự phát triển của khối u thành khối u ở chuột không lông in vivo, khối u không tách rời.

Theo dõi chức năng thuốc điều trị khối u

Để phát hiện tác dụng của thuốc đối với sự phát triển của khối u hoặc di căn khối u trong cơ thể sống. Chất nền fluorescein có thể được loại bỏ hoàn toàn trong 3 giờ nên sẽ không ảnh hưởng đến thuốc.

Vị trí tế bào

Đã phát hiện được vị trí và sự phân bố của tế bào lạ ở động vật.

Điều hòa biểu hiện gen

Gen mục tiêu hoặc gen khởi động mục tiêu hợp nhất với gen luciferase để phát hiện những thay đổi trong biểu hiện gen trong quá trình điều trị bằng thuốc hoặc tiến triển của bệnh.

Nghiên cứu tế bào gốc

Theo dõi quá trình cấy ghép, sự sống sót và sự tăng sinh của tế bào gốc; Theo dõi sự phân bố và di chuyển của tế bào gốc trong cơ thể sống.

Kết quả thực nghiệm

Hình 3: Phát hiện hình ảnh in vivo của tế bào T CAR-MUC1 T/CAR-MUC1-IL22 để hình thành khối u bằng cách tiêm dưới da tế bào HN4 ở chuột

Hình 5: Hình ảnh in vivo về khả năng di chuyển của tế bào gốc trung mô (MSC) đến vị trí bỏng. Tế bào gốc trung mô (MSC/FLuc) được tiêm tĩnh mạch vào mô hình bỏng lưng ở chuột. Các tín hiệu phát quang sinh học xuất hiện tại vị trí tổn thương của vết bỏng 4 ngày sau khi tiêm, sau đó giảm dần (mũi tên màu đỏ chỉ vị trí bỏng) [3].

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Phương pháp chụp ảnh phát quang sinh học trong cơ thể có những ưu điểm gì so với các phương pháp tương tự khác?

A: So với các loại công nghệ khác, phương pháp chụp ảnh phát quang sinh học trong cơ thể nhạy hơn các phương pháp truyền thống trong nghiên cứu di căn khối u, liệu pháp gen, sinh bệnh học dịch tễ, chất đánh dấu tế bào gốc, nghiên cứu liên quan đến bệnh bạch cầu, v.v.và cũng có thể nhanh chóng và trực quan thực hiện nghiên cứu sàng lọc thuốc và sinh bệnh của các bệnh liên quan thông qua một loạt các mô hình bệnh động vật chuyển gen.

Câu hỏi 2: Làm thế nào để gắn nhãn tế bào gốc bằng gen luciferase?

MỘT: Bằng các dấu hiệu biểu hiện giới tính của gen để chuẩn bị cho chuột chuyển gen, các tế bào gốc nào được đánh dấu. Các tế bào gốc tạo máu được chiết xuất từ ​​tủy xương của những con chuột chuyển gen như vậy và cấy ghép vào tủy xương của một con chuột khác để theo dõi sự tăng sinh và biệt hóa của các tế bào gốc tạo máu trong cơ thể sống và quá trình di chuyển đến toàn bộ cơ thể. Hoặc bạn có thể dán nhãn các tế bào gốc bằng lentivirus.

Câu hỏi 3: Thời gian phát hiện thích hợp sau khi tiêm fluorescein là bao lâu và thời gian phát quang kéo dài bao lâu?

A: Sau khi tiêm màng bụng, tín hiệu huỳnh quang thường đạt giai đoạn ổn định mạnh nhất sau 10-15 phút, bắt đầu suy giảm sau 20-30 phút và đào thải fluorescein sau 3 giờ.

Câu hỏi 4: Phương pháp tiêm thuốc thử luciferase nào có sẵn cho các thí nghiệm trên chuột? Sự khác biệt giữa các phương pháp tiêm khác nhau là gì?

MỘT: Fluorescein có thể được tiêm vào chuột bằng cách tiêm phúc mạc hoặc tiêm tĩnh mạch ở đuôi. Nó có thể lan ra toàn bộ cơ thể chuột trong khoảng 1 phút. Hầu hết các trường hợp sử dụng nồng độ fluorescein là 150 mg/kg. Khoảng 3 mg fluorescein là đủ cho chuột 20 g. Đối với tiêm phúc mạc, sự khuếch tán chậm hơn, thời gian bắt đầu phát sáng chậm hơn và thời gian phát sáng dài hơn. Đối với tiêm tĩnh mạch fluorescein vào đuôi, sự khuếch tán nhanh và phát quang bắt đầu nhanh, nhưng thời gian phát quang ngắn.

Thông tin sản phẩm

Tên sản phẩm	Số danh mục	Thông số kỹ thuật
D-Luciferin, Muối Natri	40901ES01/02/03/08	100mg/500mg/1g/5g
D-Luciferin, Muối Kali	40902ES01/02/03/09	100mg/500mg/1g/5g
D-Luciferin Firefly,Axit tự do	40903ES01/02/03	100mg/500mg/1g
Coelenterazine Bản địa	40904ES02/03/08	1×500 μg/2×500 μg/5mg
Coelenterazine 400a	40905ES02/03	1×500 μg/2×500 μg
Coelenterazine h	40906ES02/03/08	1×500 μg/2×500 μg/5mg
Coelenterazine f	40908ES02/03	1×500 μg/2×500 μg

Tài liệu tham khảo

[1]. Mei Z, Zhang K, Lam AK, Huang J, Qiu F, Qiao B, Zhang Y. MUC1 là mục tiêu cho liệu pháp CAR-T trong carinoma tế bào vảy ở đầu và cổ. Cancer Med. 2020 tháng 1; 9 (2): 640-652. doi: 10.1002/cam4.2733. Epub 2019 tháng 12 4. PMID: 31800160; PMCID: PMC6970025.

[2]. Chen G, Fan XY, Zheng XP, Jin YL, Liu Y, Liu SC.Tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ dây rốn người cải thiện tình trạng kháng insulin thông qua tương tác qua trung gian PTEN giữa các con đường truyền tín hiệu PI3K/Akt và Erk/MAPKs trong cơ xương của chuột db/db. Stem Cell Res Ther. 2020 ngày 16 tháng 9;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. Di chuyển tế bào gốc trung mô trong cơ thể sống đến các vị trí bỏng và tác dụng điều trị của chúng trên mô hình chuột sống. J Control Release. 2018 tháng 6 ngày 10;279:79-88. doi: 10.1016/j.jconrel.2018.04.020. Epub 2018 tháng 4 ngày 12. PMID: 29655989.