膜锚定Gaussia萤光素酶的细胞标记及生物荧光成像

目的:制备表达膜锚定Gaussia萤光素酶(extGluc)报告基因的慢病毒,用于标记细胞。方法:将报告基因extGluc克隆至慢病毒载体pCCsin.PPT.SFFV.IRES.eGFP.Wpre(VeGFP)中,以聚乙烯亚胺(PEI)介导,将慢病毒包装所需4种质粒(pVeGFP-extGLuc、pMDL、pRev、pVSVG),转染293FT细胞,72 h后收集病毒上清进行浓缩,感染293FT细胞,并用流式细胞仪检测病毒滴度,生物荧光成像和化学发光分析extGluc的表达;之后,用收集的慢病毒感染人单核细胞白血病细胞株U937。结果:对经PCR筛选出的阳性克隆所含质粒进行酶切鉴定,表明extGlu报告基因插入载体中;重组慢病毒包装成功且病毒滴度为5×106 TU/mL;用包装的病毒颗粒感染293FT细胞,生物荧光成像和化学发光证实extGluc的膜定位,且酶活性与细胞数目呈线性相关;病毒颗粒能够感染悬浮细胞U937。结论:包装了extGluc标记的重组慢病毒,可用于标记细胞,为体内监测细胞迁移、聚集和变化提供了一种方法。     

动物活体成像生物发光稳定细胞株的构建

目的:构建组成型表达萤光素酶基因的载体,建立稳定高表达萤光素酶的MCF-7乳腺癌细胞株,检测其对细胞增殖的影响及在传代后的表达效果.方法:以载体pGIA.20为模板,PCR扩增萤火虫萤光素酶基因,将其克隆到载体pIRESpuro2上,将获得的pIRESpuro2-Luc经酶切和测序验证后,转染293T、MCF-7及ZR...     

利用Gaussia萤光素酶建立乳腺癌实时定量检测动物模型

目的：建立-种基于分泌型萤光素酶的实时定量检测实验动物体内肿瘤大小的方法。方法：以分泌型Gaussia萤光素酶（Gluc）为报告基因,以嘌呤霉素为筛选基因,将两者用T2A元件连接后克隆到慢病毒载体,包装慢病毒后感染乳腺癌MCF-7细胞,经嘌呤霉素筛选得到稳定转染细胞MCF-7-Gluc,并检测细胞上清中Gluc活性随时问和细胞数目的变化;将MCF-7-Gluc扩大培养后经皮下注射到雌性BALB／c裸鼠前肢腋下,待肿瘤形成后,检测外周血液中Gluc活性与肿瘤体积的相关性。结果：体外实验显示稳定转染细胞MCF-7-Gluc分泌到细胞上清的Gluc活性与时间和细胞数量在-定范围内均呈现良好的线性关系,体内实验显示裸鼠血液中的Gluc活性与肿瘤体积呈正相关。结论：Gluc技术可作为-种灵活、方便、实时定量检测活体动物体内肿瘤大小的有效工具。     

在体生物发光成像技术在生物医学中的应用

在体生物发光成像技术采用萤光素酶基因标记细胞及DNA,利用灵敏的光学检测仪器,实时直观地监测活体小动物体内感染性疾病的发生发展、肿瘤的生长及转移及引发的免疫反应、特定基因的表达等诸多生物过程。通过对同一组实验对象在不同时间点进行记录,跟踪同一观察目标(标记细胞、病原微生物或基因)的移动及变化,与传统的动物实验方法相比,在体生物发光成像得到的数据具有更高的可信度。近年来因其灵敏度较高、不涉及放射性物质、所得结果直观等优势,该技术已普遍应用于生物医学、药物开发等研究领域。     

Gaussia分泌型萤光素酶的研究进展及其应用

Gaussia分泌型萤光素酶是近年发现的一种来源于海洋桡脚类动物Gaussia princeps的新型分泌型萤光素酶,是目前已知的可自然分泌的最小萤光素酶,因其分子小、灵敏度高、半衰期短和可高效分泌,而成为一种理想的报告基因,广泛应用于体内外研究。我们就Gaussia分泌型萤光素酶的发光原理、荧光特性及其应用等进行简要综述。     

萤光素酶表达质粒pEE14.1-luc的构建及表达

目的:为研究10 kb以上DNA疫苗质粒的体内电穿孔递送,构建萤光素酶报告基因表达质粒p EE14.1-luc,并验证其表达。方法:从质粒p GL3-CMV中通过酶切、补平和纯化的方法获得萤光素酶基因luc,克隆入p EE14.1载体,构建重组表达质粒p EE14.1-luc,瞬时转染293T细胞,采用Western印迹、流式细胞术和免疫荧光等方法对萤光素酶基因在体外的表达情况进行验证,并运用活体成像仪检测萤光素酶基因在小鼠活体内的表达。结果:经菌液PCR鉴定和测序验证,p EE14.1-luc与预期设计完全一致;流式细胞术检测luc阳性表达率为22.41%,免疫荧光检测可见绿色荧光表达,Western印迹检测在相对分子质量为62×103处显现目的蛋白条带;同时,利用活体成像技术也检测到萤光素酶基因在小鼠活体内的表达。结论:p EE14.1-luc表达质粒构建成功,为研究DNA疫苗体内表达机制和体内电穿孔递送条件优化奠定了基础。     

萤光素酶报告基因在病毒学研究中的应用

萤光素酶是一类在氧气存在下能催化其底物特异性发光的酶,检出灵敏度高、特异性强。萤光素酶催化底物发光因无须外源光的激发,避免了非特异性干扰,具有其他报告基因不可替代的优势。萤光素酶基因作为报告基因已成为医学科学研究领域的重要标记工具,具有良好的应用前景。我们简要综述了萤光素酶报告基因在病毒学研究中的应用进展。     

一株受二噁英类化学物质诱导表达的萤光素酶肝癌细胞系

 构建了一对二英类化学物质敏感的人肝癌细胞株 ,用于二英类化学物质生物筛选和快速半定量检测 .首先构建一在二英增强子调控下的萤光素酶报告基因质粒 ,该质粒转染入人肝癌细胞株HepG2 ,筛选稳定转染细胞株 .2 ,3,7,8 四氯代二苯并二英 (TCDD)诱导稳定转染细胞株萤光素酶表达 ,发光检测萤光素酶活性 .该细胞株用于TCDD检测 ,检测下限为 1 1pmol L ,线性范围为 1～ 10 0pmol L .该细胞系的建立可用于二英类化学物质的生物筛选和快速半定量检测     

一株受二噁英类化学物质诱导表达的萤光素酶肝癌细胞系

构建了一对二英类化学物质敏感的人肝癌细胞株 ,用于二英类化学物质生物筛选和快速半定量检测 .首先构建一在二英增强子调控下的萤光素酶报告基因质粒 ,该质粒转染入人肝癌细胞株HepG2 ,筛选稳定转染细胞株 .2 ,3,7,8 四氯代二苯并二英 (TCDD)诱导稳定转染细胞株萤光素酶表达 ,发光检测萤光素酶活性 .该细胞株用于TCDD检测 ,检测下限为 1 1pmol L ,线性范围为 1～ 10 0pmol L .该细胞系的建立可用于二英类化学物质的生物筛选和快速半定量检测     

基于双荧光系统的HepG2肝细胞癌原位移植裸鼠模型建立及活体荧光成像动态定量分析

目的:建立一种可以实时、定量、动态监测的肝细胞癌原位移植模型,并利用活体荧光成像系统对裸鼠体内原位肝细胞癌生长进行分析。方法:利用慢病毒包装系统包装pCDH-GFP-Luc质粒,将绿色荧光蛋白(GFP)和萤光素酶(Luc)基因通过病毒感染的方式整合到HepG2肝癌细胞染色体中,利用流式细胞术分选GFP+细胞,扩增培养后,将该细胞注射到裸鼠皮下进行成瘤,成瘤后分离肿瘤组织接种裸鼠肝脏,将造模成功的裸鼠分为对照组和治疗组,分别灌胃给与0.5%羧甲基纤维素钠(CMC-Na)和50 mg/kg索拉非尼,2/d,连续28 d,每7 d利用活体荧光成像系统观察肝癌细胞在对照组和治疗组裸鼠肝脏内的生长情况。实验结束后,分离裸鼠肝脏肿瘤,拍照称重。结果:建立了稳定表达双荧光的人肝癌细胞系HepG2-GFP-Luc,体外发光强度与表达萤光素酶的细胞数量呈正相关(R2=0.9945);建立了肝细胞癌原位移植活体荧光成像模型,对照组和治疗组肝脏内肿瘤细胞荧光强度随时间的延长逐渐增加,治疗组荧光强度明显低于对照组。定量分析结果显示,在第24、31和38 d,治疗组荧光总光子数值显著低于对照组;治疗组平均瘤重显著低于对照组。结论:建立了一种肝细胞癌原位移植荧光成像模型,可通过活体成像系统对肿瘤大小进行动态定量分析,为抗肝癌药物的药效学评价提供了实时定量分析动物模型。     

荧光素酶标记人胃癌细胞裸鼠原位移植模型的建立

目的建立荧光素酶标记人胃癌原位异种移植模型。方法将萤火虫荧光素酶作为标记基因导入人胃癌MGC803细胞,建立稳定表达荧光素酶的细胞,将其接种裸鼠胃壁浆膜下,建立胃癌裸鼠原位肿瘤模型。用活体荧光成像系统检测肿瘤的发生发展,并进行小动物超声影像和病理学分析。结果裸鼠原位成瘤率为100%,活体荧光成像观察发现在接种第7天,就可以观察到肿瘤发光。21 d后肿瘤进入对数生长期,28 d后肿瘤出现明显坏死,平均荧光光子数呈现下降趋势。超声成像发现小鼠胃部有直径为8.39 mm,面积为28.92 mm2瘤块。结论荧光素酶标记可以实时监测原位异种移植人胃癌生长状况。     

Evaluation of the Use of the Tobacco PR-1a Promoter to Monitor Defense Gene Expression by the Luciferase Bioluminescence Reporter System

Because of their marked responsiveness to induction signals, genes encoding pathogenesis-related proteins are used as markers to monitor defense gene expression in plants. To develop a non-invasive bioluminescence reporter assay system, we tested acidic PR-1 gene promoters from tobacco and Arabidopsis. These two promoters share common regulatory elements and are believed to show similar responsiveness to various stimuli but the results of transient expression assays by microprojectile bombardment of various plant cells and npr1 mutant Arabidopsis suggest that the tobacco PR-1a promoter is superior to its Arabidopsis counterpart in terms of responsiveness to salicylic acid treatment. Transgenic Arabidopsis seedlings harboring the tobacco PR-1a promoter fused to firefly luciferase showed marked induction in response to treatment with chemicals that induce defense gene expression in plants. These results suggest that the tobacco PR-1a promoter is applicable in monitoring defense-gene expression in various plant species.     

在大肠杆菌中合成的萤火虫荧光素酶的分离和性质

用生物工程技术将萤火虫荧光素酶基因转移到大肠杆菌,在大肠杆菌中合成荧光素酶。这种工程菌已可通过发酵大量培养,并从菌体分离得到接近纯化的荧光素酶。这种酶的分子量是103kD;巯基试剂5,5’-巯基-2(2-硝基苯甲酸)“DTNB”能抑制酶的活性;对于底物荧光素的K_m为1.2μmol/L;酶反应最适pH为7.77;酶催化的生物发光峰在560nm。     

Bioluminescence and chemiluminescence literature: 1987 literature,part III

In studying beetle bioluminescence in the early 1960s, Dr McElroy and his colleagues found that the Jamaican click beetle, Pyrophorus plagiophthalamus, was capable of emitting different colours of light. They further found that the luciferin substrate used by this beetle was the same as that in the firefly, demonstrating that the different colours of bioluminescence were due to differences in the structure of the luciferases. We have recently cloned cDNAs from this beetle species which code for at least four different luciferases. The luciferases are distinguishable by their different colours of bioluminescence when expressed in Escherichia coli. The sequence differences between these different luciferases are few, so the amino acids responsible for the different colours of emission must also be few. Through the construction of hybrid luciferases, by rearranging fragments of the original cDNA clones, we have identified some of these amino acid determinants of colour.     

Expression of the Renilla reniformis Luciferase Gene in Mammalian Cells

A cDNA encoding the Renilla reniformis luciferase was expressed in simian and murine cells in a transient and stable manner, respectively. Light emission catalyzed by luciferase was detected from transfected cells both in vitro and in vivo. This work establishes the Renilla luciferase gene as a new efficient marker of gene expression in mammalian cells.     

Establishment of Green Fluorescent Protein and Firefly Luciferase Expressing Mouse Primary Macrophages for In Vivo Bioluminescence Imaging

Macrophages play a key role in tissue homeostasis as well as in a range of pathological conditions including atherosclerosis, cancer, and autoimmunity. Many aspects of their in vivo behavior are, however, poorly understood. Bioluminescence imaging (BLI) with green fluorescent protein (GFP) and firefly luciferase (FLUC) labelled autologous reporter macrophages could potentially offer a powerful tool to study macrophage biology, but this approach has been hindered by the relative difficulty of efficient gene transfer into primary macrophages. Here we describe a straightforward method for producing large numbers of GFP/FLUC expressing mouse primary macrophages utilizing lentivirus vector, cyclosporine, and a double infection strategy. Using this method we achieved up to 60% of macrophages to express GFP with correspondingly high FLUC signal. When injected into the circulation using a mouse model of local biomaterial induced inflammation and osteolysis, macrophages were initially detectable within the lungs, followed by systemic homing to the local area of chronic inflammation in the distal femur. In addition, transduced macrophages maintained their ability to assume M1 and M2 phenotypes although the GFP/FLUC expression was altered by the polarizing signals. These reporter macrophages could prove to be valuable tools to study the role of macrophages in health and disease.     

两种萤火虫荧光素酶活性检测方法的一致性比较

目的：比较2种萤火虫荧光素酶活性检测方法的一致性。方法：分别采用化学发光技术（Che）及活体光学成像技术（Bio）,从细胞和动物水平检测在转染以萤火虫荧光素酶为报告基因的载体pCI-AAA-Fluc-neo后不同时间点,萤火虫荧光素酶的表达强度。结果：在细胞和动物水平,萤火虫荧光素酶的表达强度均随时间推移逐步递减。在HepG2细胞,萤火虫荧光素酶表达持续96h,活性从24h的2781±220mV（1．6×10^6±2．3×10^5光子）降至96h的49±3．5mV（6．4×10^4±2．5×10^4光子）。在动物水平得到相似的结果,BALB／c小鼠萤火虫荧光素酶表达持续20d,其活性从1d的16592±409mV（1．9×10^8±3．6×10^6光子）降至20d的798±139mV（3．37×10^5±3．8×10^4光子）。通过一致性检验,2种检测方法在细胞和动物水平的直线回归方程分别为lgChe=1．186·lgBio-3．764（r=-0．937,P〈0．001）和lgChe=0．451·lgBio＋0．64（r=0．915,P〈0．001）;进一步将理论数据与实验数据进行配对t检验,二者无统计学差异（P〉0．05）。结论：2种检测方法是一致的;从整个实验过程来看,活体光学成像技术较化学发光法更为简便、直观,可量化地对同一个体连续检测,减少了个体间差异和实验动物用量。