活细胞内5-羟色胺可见荧光的多光子激发成像

应用多光子激发激光扫描显微镜对5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）孵育的大鼠粘膜型肥大细胞进行自发荧光成像,首次观察到了活细胞内5-HT相关的可见荧光,并对其产生机理进行了初步探讨.实现了对活细胞内5-HT空间分布的高分辨成像,为研究活组织或细胞内5-HT的空间分布和含量与细胞功能状态的关系提供了新的实验方法.     

基于GFP的FRET应用

绿色荧光蛋白（GFP）是一种活性荧光标记,已被用来研究基因表达、分子定位,蛋白质折叠和转运;荧光共振能量转移（FRET）是一种无损伤的光学检测方法,能检测到小于纳米的距离变化。将GFP的活性定位标记功能与FRET的高分辨率相结合。为活体研究生物分子的功能和命运开创了新的篇章。作者在介绍GFP和FRET原理的基础上,综述了基于GFP的FRET在蛋白酶活性,蛋白质间相互作用 构象改变研究中的应用。     

GFP标记的肿瘤生长和转移的整体荧光成像

Fugene 6脂质体介导pEGFP-C1转染人源肺癌细胞(SPC-A1),经G418抗性筛选和96孔板有限稀释获得稳定高表达GFP的单克隆细胞株SPC-A1-EGFP。裸鼠腹腔注射SPC-A1-EGFP细胞建立自发转移模型;裸鼠尾静脉注射SPC-A1-EGFP细胞建立实验转移模型。利用整体光学成像系统(wllole-body optical imaging system)对荷瘤鼠整体荧光成像。结果表明,整体光学成像系统可实时非侵入监测腹腔肿瘤生长和扩散过程,通过胸腔皮瓣窗chest—wall skin-flap window)可低侵入检测肺转移。该研究为在体监测原位移植瘤的自发转移和发现抗肿瘤新药物提供了良好实验平台。     

不同剂量的LED红光直接照射对人肝癌细胞HepG2生长特性的影响

采用发光二极管(light-emitting diode,LED)对人肝癌细胞株HepG2进行不同时间的照射,研究了LED直接照射对肿瘤细胞牛长特性的影响.实验采用功率密度为7.23 mW/cm2、中心波长为(650±10)nm的红色LED对人肝癌细胞株HepG2进行不同时间的照射,采用MTT法用酶标仪测试了实验处理后肿瘤细胞的吸光值,采用光学显微镜对细胞进行形态学分析,用PI荧光染色法对细胞的生长特性进行了分析.实验结果表明,小于18 min的低强度红色LED照射呵以促进肿瘤细胞的增殖,而大于35 min的低强度红色LED照射可以抑制肿瘤细胞生长.采用合适剂量的低强度红色LED照射肿瘤细胞可以抑制肿瘤细胞的生长,这对LED直接照射治疗肿瘤疾病有一定的指导意义.     

荧光蛋白研究进展

荧光蛋白在生物学众多研究领域中有着广泛的应用,基于荧光蛋白的分子探针和标记方法已成为活细胞或活体内动态成像研究生物大分子或细胞功能的重要工具。本文对现有荧光蛋白的种类和理化特性,及其在生物学研究中的应用进行了综述介绍。重点介绍了近年来荧光蛋白在亮度、Stokes位移、光谱改变等方面的研究进展,介绍了光转换与光活化荧光蛋白及其在超分辨荧光成像技术中的应用。最后对荧光蛋白未来的发展方向进行了展望。     

光学成像技术在体研究肿瘤的光动力效应

光动力疗法 (PDT) 已发展成为一种较成熟的肿瘤治疗方法, PDT 诱导的血管损伤是杀死肿瘤的重要机制之一 . 为了在活体肿瘤模型上实时监测 PDT 导致的血管损伤效应,使用稳定高表达绿色荧光蛋白 (GFP) 的人涎腺腺样囊性癌细胞株 (ACC-M-GFP) ,建立了基于鸡胚尿囊膜 (CAM) 的肿瘤模型 . 应用荧光成像技术对肿瘤的生长位置、大小,以及治疗区域进行方便精确的定位;利用激光散斑成像技术,实时监测 CAM 上肿瘤周围血管的血液动力学参数 . 发现不同光动力剂量所导致的血管损伤有显著不同 . 结果表明,荧光标记的鸡胚尿囊膜肿瘤模型为研究 PDT 导致的血管损伤效应提供了良好的实验模型,激光散斑成像技术适用于实时监测 PDT 过程中血管结构、血流速度的变化,由此得出血液灌注率可用以评估 PDT 对肿瘤周围血管的损伤效应 .     

利用基于GFP的FRET探针检测β-分泌酶的活性

β淀粉样肽(amyloidβ-peptide,Aβ)在阿尔茨海默病(Alzheimeir’s disease,AD)患者脑内的异常产生和积累在AD的发病机理中扮演着重要的角色。β-分泌酶对淀粉样前体蛋白的裂解是Aβ产生的关键步骤,因此抑制β-分泌酶的活性成为AD药物治疗的一个重要策略。为了检测β-分泌酶的活性,应用基因工程技术将β-分泌酶作用底物序列(NFEV)的两端分别与绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的颜色突变体--青色荧光蛋白(cyan fluorescent protein,CFP)和黄色荧光蛋白(yellow fluorescent protein,YFP)相连,构建了一个基于GFP的荧光能量共振转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)探针。荧光光谱分析结果显示,该荧光融合蛋白中CFP和YFP之间存在着较强的FRET。而当与β-分泌酶进行孵育后,FRET逐步降低,证明该探针能被β-分泌酶酶切。SDS-PAGE分析显示探针与β-分泌酶孵育后,荧光融合蛋白由60 kD大小逐渐变成30kD大小的蛋白,表明探针被β-分泌酶酶切成CFP和YFP分子,证实了荧光光谱的结果。这些结果表明,可通过检测探针的FRET效率方便地分析β-分泌酶的活性,为进一步筛选β-分泌酶的抑制剂提供了一个平台。     

综述与专论: 肝脏免疫的活体显微光学成像研究进展

光学分子成像技术是在活体复杂的组织区域环境内细胞形态、运动与功能研究的最佳手段之一,极大地推进了免疫学的发展．肝脏是机体新陈代谢和解毒的重要器官,也被视为一个免疫器官．解析肝脏免疫基本特性和功能,对防治肝脏疾病以及全身性相关疾病具有重要意义．活体可视化研究肝脏区域生理或者病理状态下免疫应答,提供关键事件的多细胞参与及其彼此交互的时空动态信息,能极大地丰富对肝脏独特免疫反应的认知．本文将重点阐述目前活体肝脏成像的技术与方法以及光学显微成像技术,例如多光子激发显微成像与转盘共聚焦成像在肝脏免疫中的应用,并展望活体肝脏成像今后的发展方向和面临的机遇与挑战．     

活体细胞内双光子激发的光漂白特性

长波长光的强穿透能力和对活体细胞和生物组织光毒性很小的特性,使得双光子激发荧光显微术已经成为无损伤成像的重要工具.可是双光子激发的高光子密度可能会产生高次光子相互作用, 从而产生更快的光漂白.从实验上研究了离体和活体细胞内的若丹明123和若丹明B分别在单光子激发和双光子激发时的光漂白特性.在体的实验结果与离体的实验结果一致.正如期望的一样,单光子激发时光漂白速率非常近似地随着激发功率的增加而线性增加.可是,双光子激发时的光漂白速率并不是正比于激发功率的平方,而是正比于激发功率的高次方（＞3.5）.对绿色荧光蛋白（GFP）变异体CFP和YFP的实验也得到同样的结果,这就表明高次光漂白可能是双（多）光子激发中的普遍现象.因此多光子的应用可能会受到强光漂白的限制.     

亚硒酸钠诱导SW480细胞凋亡过程中活性氧的作用

为探讨亚硒酸钠诱导人结肠癌SW480细胞凋亡的机理,将荧光探针2′,7′－二氯荧光黄乙二脂（2′,7′－DCFH－DA）、罗丹明123（rhodamine123）负载人结肠癌细胞,利用多光子成像系统测定胞内活性氧（ROS）、线粒体跨膜电位（△Ψm）的变化。结果发现（1）Na2SeO3作用SW480细胞,可导致细胞凋亡和胞内的ROS增加。SOD、过氧化氢酶可降低凋亡率并抑制ROS的增加。（2）线粒体电子传递链抑制剂鲁藤酮及氰化钠可抑制OS增加。（3）Na2SeO3可导致线粒体的跨膜电位的下降。表明Na2SeO3作用细胞可导致来源于线粒体的ROS增加,ROS介导亚硒酸钠诱导细胞凋亡。