两位华裔科学家解析成像新技术

【字体: 时间:2008年12月04日 来源:生物通

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  Qdot是一种生物学领域和纳米学领域相结合的产物,对于细胞成像来说具有吸收性高、量子产量高等优点,来自斯坦福大学和埃默里大学的两位科学家在他们的时候中采用了这种新技术,并提出了改进的方法。

  

生物通报道:Qdot是一种生物学领域和纳米学领域相结合的产物,对于细胞成像来说具有吸收性高、量子产量高等优点,来自斯坦福大学和埃默里大学的两位科学家在他们的时候中采用了这种新技术,并提出了改进的方法。

来自斯坦福大学放射学系助理教授Jianghong Rao领导的研究小组在进行“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。

另外一位来自埃默里大学(Emory University)医学院的副教授杨莉莉(Lily Yang,音译)和她的同事在尝试利用体内成像检测肿瘤靶标分子的过程中,发现癌细胞会在体内任何地方出现,因此需要一种能穿透厚组织层的检测成像方法。

经过一番咨询和实验,他们最终选择了quantum dots方法,这种量子点激发光源在近红外(near-infrared,NIR)波长范围,生物体组织吸收和散射得较少,然而虽然这种NIR广谱特性不错,但由于其直接曝露在环境中的时候,荧光会降解,因此并不稳定。

为了解决这一问题,Yang等人决定根据QDs具有广泛的波长吸收范围,而激发范围较窄的特性,选择自己需要的吸收和激发范围,然后包被上聚合物,保留下这种NIR QDs的光线特性,之后就可以交联上与目的靶标分子相对应的配体,进行反应了。

Yang表示,“Quantum dots能长时间保留,从而能观测到更长时间的相互作用”,“因此我们让这些染料在体内停留了24小时——穿透组织需要一些时间”,而聚合物包被在这一癌症模式有机体中会降解,从而导致荧光的淬灭,这在正常器官中也会出现,比如肝脏。由于QDs的荧光强度在癌细胞中持续时间更长,因此Yang等人能进行肿瘤细胞成像。

Yang等人还在继续利用QDs进行研究,目前她希望能进一步了解荧光marker参数与生物学需求之间的关系。

(生物通:张迪)

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