熒光成像與生物發(fā)光成像技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

上次，我們對(duì)比了熒光成像和生物發(fā)光的基本原理。那針對(duì)自己的課題，生物發(fā)光和熒光成像哪個(gè)好？什么情況下選擇生物發(fā)光，什么情況下選擇熒光成像？今天為大家解答關(guān)鍵問(wèn)題：熒光成像和生物發(fā)光成像的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？


一、熒光成像技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

數(shù)據(jù)來(lái)源：使用FOBI整體熒光成像系統(tǒng)對(duì)熒光染料Cy5標(biāo)記的藥物進(jìn)行觀察

相比生物發(fā)光成像，熒光成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：

1  熒光蛋白及熒光染料標(biāo)記能力更強(qiáng)

• 熒光標(biāo)記分子種類繁多，包括熒光蛋白、熒光染料、量子點(diǎn)標(biāo)記等，可以對(duì)基因、蛋白、抗體、化合藥物等進(jìn)行標(biāo)記。應(yīng)用范圍極廣，可以對(duì)樣本進(jìn)行多色標(biāo)記，一個(gè)樣本同時(shí)獲得多種細(xì)胞或藥物的分布。

2  信號(hào)強(qiáng)度高

• 熒光成像的光子強(qiáng)度較生物發(fā)光更強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)CCD的靈敏度要求相對(duì)較低，無(wú)需必配低溫冷CCD，即可獲得清晰成像結(jié)果。

3  實(shí)驗(yàn)成本低，成像過(guò)程簡(jiǎn)單

• 相比生物發(fā)光成像，成像前無(wú)需注射熒光素酶底物。有合適的激發(fā)光源照射，就可發(fā)出特定波長(zhǎng)的發(fā)射光。只要熒光基團(tuán)穩(wěn)定，就可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)激發(fā)、發(fā)光、檢測(cè)。

4從活體到離體均可成像

• 相比生物發(fā)光只能在活細(xì)胞內(nèi)才會(huì)發(fā)光。熒光蛋白或熒光染料只需保持熒光基團(tuán)穩(wěn)定即可穩(wěn)定發(fā)光，并可在活體或離體組織器官進(jìn)行觀察。在實(shí)驗(yàn)前期熒光材料制備階段，可以直接在EP管中進(jìn)行成像觀察。

二、生物發(fā)光技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

數(shù)據(jù)來(lái)源：Yichi Su. et al. Nature Methods volume 17, 852–860 (2020)

相比熒光成像，生物發(fā)光成像的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：

1特異性強(qiáng)，無(wú)自發(fā)熒光

• 以熒光素酶作為體內(nèi)報(bào)告源的生物發(fā)光方法，特異性*。由于動(dòng)物本身沒(méi)有任何自發(fā)光，生物發(fā)光具有極低的背景和*的信噪比。

2高靈敏度

• 生物體內(nèi)很多物質(zhì)在激發(fā)光的照射下，也會(huì)發(fā)出熒光，這些非特異性熒光背景會(huì)影響檢測(cè)靈敏度。熒光成像的靈敏度可在動(dòng)物體內(nèi)檢測(cè)到約10⁴細(xì)胞，而生物發(fā)光具有在動(dòng)物體內(nèi)監(jiān)測(cè)10²數(shù)量級(jí)細(xì)胞的靈敏度。

3檢測(cè)深度更高

• 對(duì)于需要在深部組織進(jìn)行的研究（檢測(cè)深度在3~4cm），應(yīng)用生物發(fā)光是選擇。

4定量性

• 由于熒光素酶基因是插入細(xì)胞染色體中穩(wěn)定表達(dá)的，單位細(xì)胞的發(fā)光數(shù)量、發(fā)光條件相對(duì)穩(wěn)定。即使標(biāo)記細(xì)胞在動(dòng)物體內(nèi)有復(fù)雜的定位，亦可從動(dòng)物體表的信號(hào)水平測(cè)量出發(fā)光細(xì)胞的相對(duì)數(shù)量。
  
  總結(jié)
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  熒光成像和生物發(fā)光技術(shù)，互為補(bǔ)充，分別滿足不同的研究領(lǐng)域。對(duì)于不同的研究，可根據(jù)兩者的特性及實(shí)驗(yàn)要求選擇。例如在腫瘤生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移、藥物的分布與代謝、納米顆粒的靶向性與代謝、植物基因的表達(dá)、生物相容性材料開(kāi)發(fā)、新型標(biāo)記技術(shù)的開(kāi)發(fā)等多個(gè)研究中均可用到熒光成像技術(shù)