华人科学家解析体内成像问题

　　

生物通报道：体外荧光显微技术一直以来都是现代生命科学研究的基础之一：给荧光基团配上一个合适的配体，比如抗体或者量子点（quantum dot），然后将其与组织样品或者细胞培养物一起温育，最后加上光照，这样标记的分子就能通过显微镜显示出来。但是体外方法有一个“致命伤”——不能在天然环境下描绘生物过程，因此研究人员逐渐从体外观测转向对体内生物体过程的研究。

任何荧光成像的实验手册都有一些troubleshooting，比如荧光基团不稳定啊，交联配体的结合特异性差啊，或者信号水平不高等等。这也难怪，因为对于体内成像技术而言，光需要绕很多道弯才能到达组织，获得图像，而且由于组织会吸收和散射一些光，因此实验手册都需要确保激发的光源能到达荧光标记物，并且这些荧光也要能从生物体外观测到。更加复杂的是，许多组织本身就是荧光的，所以无论采用的是哪种方法，都需要“对付”这种自身荧光的现象。

来自斯坦福大学放射学系助理教授饶江宏（Jianghong Rao，音译）领导的研究小组采用了一种新方法解决这个难题，Rao 1991年毕业于北京大学，1999年进入哈佛大学攻读博士学位，目前任斯坦福大学放射学系助理教授。

研究小组在进行“Examining protease involvement in tumor metastasis and cell migration”（肿瘤转移与细胞迁移过程中涉及的蛋白酶）这一项研究中遇到了一个难题：利用标准的荧光分子标记观测深部组织，激发荧光的光源必须能穿透具有强吸收力和光散射的组织，并且当标记分子发出光时，也要能通过同样的组织块，从而被检测到。

为了解决这个难题，研究人员采用了一种称为生物发光共振能量转移（Bioluminescence Resonance Energy Transfer，BRET）的方法进行组织成像。不同于利用生物体外激发光源的能量转移方法，BRET主要依赖于生物发光的荧光素酶来提供荧光标记需要的能量转移。一般而言，进行BRET实验的研究人员是将与荧光素酶与荧光蛋白相交联，后者会吸收生物荧光，并重新发出光，但是由于这些BRET交联物的光仍然有大部分会被吸收和散射掉，因此剩下的信号依然很弱。

Rao改进了这一方法，他将荧光素酶交联在quantum dots (QDs)，而不是荧光蛋白上，这就将发出的光线变成了依然是长波长，但吸收和散射不强的光。为了能对深部组织进行成像，Rao等人又将luciferase-QD这个结构连接上了一个配体——这个配体与目的分子相连。这样当将底物，复合体（包括荧光素酶的荧光基团）注入小鼠的尾静脉的时候，BRET标记就能发出两种特殊的光：蓝色的生物荧光和红色的quantum-dot光，这样就能更清楚的观测组织。

（生物通：张迪）