2013值得关注的技术：近红外荧光探针

　　

生物通报道 《Nature Methods》杂志将2012年度技术授予了定向蛋白质组学（targeted proteomics）。同时，杂志还介绍了2013年值得关注的技术，包括纳米孔测序仪（Disruptive nanopores）、微生物组功能研究（Probing microbiome function）、近红外荧光探针（Near-infrared probes）、干细胞体外微环境（In vitro niches）等等。

1992年，GFP首次被克隆。之后，作为一种革命性的荧光指示剂，它广泛应用于细胞生物学中。同时，荧光蛋白的家族也在不断扩大，其颜色延伸到蓝色、绿色、橙色以及越来越多的红色和近红外。在近红外（NIR）吸收和发射的工具有助于生物组织的深入探索，因此现在很热门。

让光深入活体组织的一个指导原则就是，在一定程度上，越红越好。近红外荧光探针由于具有较深的组织穿透距离以及较弱的组织自发荧光干扰，使得在一定深度的组织内可获得较好的近红外荧光信号。

近年来，荧光蛋白的开发已经有了显著的进步，在600 nm以下吸收和发射的荧光蛋白被不断开发出来，然而，到目前为止，荧光蛋白发色团的进一步红移还很难实现。同样地，基于视紫红质的光遗传学工具的激活波长也限于600-630 nm，这也在近红外组织透明窗口之下。

对于NIR光学工具的设计，研究人员不再限于荧光蛋白的改造，而是开始探索其他蛋白的使用，诸如光敏素（phytochrome），这是植物和细菌体内的一种蛋白色素。在研究人员看来，细菌光敏素很有希望，因为它们吸收红光和近红外光，同时，它们使用胆绿素作为发色团。新近改造的NIR荧光蛋白（IFP1.4、iRFP和Wi-Phy）的最大激发和发射波长接近700 nm，有希望用于深度活体成像。

IFP1.4这种荧光蛋白是由诺贝尔奖得主钱永健实验室开发的，其激发波长是684 nm，发射波长是708 nm。当他们利用腺病毒载体在小鼠肝脏表达这种突变体时，观察到强烈的近红外荧光，能更清楚地看到动物体内的肿瘤组织。

细菌光敏素也可作为构建NIR生物传感器的模板，扩展现有工具的可能性，用于深度钙检测或多色成像。也许有一天，我们还能看到这些蛋白被开发成光遗传学调节器，来调节生物学功能。当然，要发掘细菌光敏素的全部潜能，还有很多工作要做。不过，想想它们的应用潜力，这一切都是值得的。（生物通 薄荷）