发光细胞让透视动物成为可能,动物体内深处发

日期:2019-10-03编辑作者:科技技术

受萤火虫发光的启发,科学家创建了可在动物体内深处看得见的荧光细胞,它们有一天或可被用于医学成像。

当他们把可表达这种新酶的细胞和合成化合物一起注射到小鼠血液供给中时,其形成的光亮经过了小鼠的身体组织,并且可在小鼠体外用一台红外相机捕捉到。即便是单个细胞寄宿在小鼠肺部也足以产生可分辨的光点,研究人员近日在《科学》杂志上报告了这一成果。

通过使用AkaBLI,这些研究人员能够直接地观察大脑的活动和结构在一段时间内如何随着行为的变化而变化。在小鼠暴露于熟悉的和新的笼环境中的实验里,他们能够在多天的时间里记录小鼠海马体中的相同神经元。Miyawaki说,“这是第一次非侵入式地可视化观察与一种特定学习行为相关的几十个位于大脑深处的神经元。在狨猴中,这些研究人员能够利用AkaBLI在一年多的时间里追踪大脑深处的神经元。 Miyawaki指出,这种稳定而持久的生物发光对理解自然行为过程中的神经回路的潜力是巨大的。

萤火虫的发光依赖于荧光素酶和化合物萤光素的反应,科学家已经对其作出改变进而形成一种近红外光,它可以穿过动物的身体组织。然而,自然界的荧光素酶却不能与这种新化合物很好地匹配,为此科学家希望改善它。

萤火虫的发光依赖于荧光素酶和化合物萤光素的反应,科学家已经对其作出改变形成一种近红外光,它可以穿过动物的身体组织。然而,自然界的荧光素酶却不能与这种新化合物很好地匹配,为此科学家希望改善它。

图片 1

研究人员创建了存在随机变异的荧光素酶的版本,并将其植入细菌内部,他们向其喷射了合成的荧光素化合物形成闪光。接下来,研究人员把这种酶从最亮的发光细菌上剥离开来,并反复重复这一过程。经过21代之后,科学家最终用一种新的优化酶与合成化合物发生反应。

受萤火虫发光的启发,科学家创建了可在动物体内深处看得见的荧光细胞,它们有一天或可被用于医学成像。

通过将AkaBLI加入到小鼠的饮用水中,就能够轻松随意地引入生物发光,并且最为持久地发光。不过,将这些分子注射到小鼠体内会产生更大的发光信号强度。 Miyawaki说,“然而,最根本的改进是能够在体内开展生理研究。”

当他们把可表达这种新酶的细胞与合成化合物一起注射到小鼠血液中后,其形成的光照亮了小鼠的身体组织,并且可在小鼠体外用一台红外相机捕捉到。即便是单个细胞寄宿在小鼠肺部也足以产生可分辨的光点,研究人员近日在《科学》杂志上报告了这一成果。

图片 2

基于之前的研究,这些研究人员已知道一种被称作AkaLumine-HCl的合成荧光素能够穿透血脑屏障并产生在身体组织中更容易观察到的红光。然而,它与天然的萤光素酶不太相容,因此他们让这种酶发生突变,从而改善它与AkaLumine-HCl之间的配对。由此产生的Akaluc蛋白既是一种更加有效的底物催化剂,而且也在细胞中更加大量地表达。在小鼠大脑中,Akaluc和 AkaLumine-HCl的这种组合,被称为AkaBLI,它们产生的生物发光信号比天然的荧光素酶-荧光素反应产生的信号强1000倍。在身体内的其他部位,比如在小鼠肺部,仅一两个发光细胞就足以是清晰可见的,这可能用于监控移植细胞。

该团队还把这种酶的基因直接植入一只狨猴的神经元内,1年后,他们仍可在其脑区观测到这种生物闪光。未来这一新成像技术可让医生跟踪移植细胞或是监测肿瘤的发展,而所有这些将不再需要侵入性的手术。

研究人员创建了存在随机变异的荧光素酶的版本,并将其植入细菌内部,他们向其喷射了合成的荧光素化合物形成闪光。接下来,研究人员把这种酶从最亮的发光细菌上剥离开来,并反骨重复这一过程。经过21代之后,科学家最终用一种新的优化酶与合成化合物发生反应。

萤火虫和水母等发光生物让科学家们很感有趣,这是因为它们的生物发光分子有助于可视化观察大量的生物过程。来源于萤火虫的萤光素酶催化底物D-荧光素,从而发出绿黄色的光。为了让这种发光过程更加高效,已有相当多的研究利用合成类似物替换荧光素和改进它们的催化速率。如今,在一项新的研究中,来自日本理化研究所的Atsushi Miyawaki和同事们试图更进一步,通过优化萤光素酶和荧光素这两种组分,构建出在体内使用的一种全新的经过生物工程改造的生物发光系统。相关研究结果发表在2018年2月23日的Science期刊上,论文标题为“Single-cell bioluminescence imaging of deep tissue in freely moving animals”。他们利用这种生物发光系统追踪小鼠体内的癌细胞和猴子体内的脑细胞活动。不过,它的应用远不局限于此。

动物体内深处发光细胞看得见

该团队还把这种酶的基因直接植入一只狨猴的神经元内,1年后,他们仍可在其脑区观测到这种生物闪光。未来,这一新成像技术可让医生跟踪移植细胞或是监测肿瘤的发展,而所有这些将不再需要侵入性的手术。

本文由威尼斯网站网址发布于科技技术,转载请注明出处:发光细胞让透视动物成为可能,动物体内深处发

关键词:

广东常委副秘书车俊科学研商里士满资料所,中

12月18日,应中国科学院宁波材料技术与工程研究所所长崔平邀请,新加坡国立大学原校长、沙特国王科技大学创校校...

详细>>

谁能打赢这场未来之战,沈阳自动化所参加家电

11月二十三日,“2015年智能创立高峰论坛暨家电力工业智能创制创新计谋性合营创设大会”在瓦伦西亚举办,海尔(...

详细>>

建设项目研究讨论会,科创大旨建设专门项目办

威尼斯官方网站,十一家研究所分别汇报了本单位“十三五”拟建设项目的基本情况,包括项目建设目标、建设内容...

详细>>

基本建设项目运维建设,进程工程所泰州园区二

于2015年12月开工建设的8#中试车间项目位于过程工程所廊坊分部南区的西南侧,建筑面积4208m2,地上4层,预计2016年...

详细>>