斯坦福大学开发两种荧光素酶系统实现高亮度双色生物发光成像

以荧光素酶作为体内报告源的荧光成像技术具有特异性极强，对生物体无害的优点，在肿瘤转移研究、药物开发、基因治疗等方面具有无可替代的优势。萤光素或萤光素酶不是特定的分子，而是对于所有能够产生萤光的底物和其对应的酶的统称。经过基因工程改造的NanoLuc荧光素酶，结合底物furimazine，可产生高强度、辉光型发光，能够提供高亮度信号，是作为性能卓越的生物发光报告基因，在活体生物成像中发挥至关重要的作用。

近日，斯坦福大学的Michael Z. Lin课题组与Promega Bioscience公司的Thomas A. Kirkland等研究人员报道了两种新型的NanoLuc荧光素酶底物，可用于实现小鼠体内双色生物发光成像。

这两种新型NanoLuc荧光素酶底物分别是hydrofurimazin和fluorofurimazine。研究人员先是开发出了hydrofurimazin，其结合Antares荧光素酶，在肝脏中表现出和使用AkaLuc荧光素酶及其底物AkaLuc相似的亮度，而且其提高的水溶性有利于向小鼠递送更高的剂量。接着，研究人员经过进一步的化学探索开发了fluorofurimazine，fluorofurimazine相比hydrofurimazin在小鼠体内具有更高的亮度。

研究人员将Antares荧光素酶和底物fluorofurimazine用于监测并研究小鼠体内肿瘤的生长、转移及对药物的反应，将AkaLuc荧光素酶和底物AkaLumine用于标记免疫细胞，仪观察免疫细胞对肿瘤细胞的识别及功能。

此项研究中报道的这两种NanoLuc荧光素酶底物hydrofurimazine和fluorofurimazine，具有更高溶解度和生物利用度，能大大增强体内生物发光信号，使高亮度双色生物发光成像成为可能。

参考文献：Yichi Su,Joel R. Walker, Yunhee Park， et al. Novel NanoLuc substrates enable bright two-population bioluminescence imaging in animals. Nature Methods, 2020.DOI：10.1038/s41592-020-0889-6