如何追蹤進入活組織的干細胞（一）

日期：2011-08-31 09:02:52

干細胞能用于傳遞靶向腫瘤的藥物，修復受損大腦，甚至修復破損的心臟（僅文獻而言），但是首先，科學家們需要將這些細胞送抵所需的地方，并確保它們能存活下來，完成任務。

要達到這個目的，我們需要能觀察到，干細胞到達活體能呼吸的動物中的情況，當然科學家們也可以進行組織切片，通過組織學尋找細胞，但是這只能獲得最終狀態的圖像。

目前研究人員已經利用先進的成像技術追蹤進入動物組織的干細胞，甚至是進入患者體內的干細胞的足跡，其中一些方法依賴于干細胞上的固定標記，還有一些則是遺傳標記，能檢測細胞是否保持活性，生成蛋白。每一種方法都有其優點和缺點，這主要取決于研究課題，有時還可以結合幾種方法，以下是推薦的四種方法，您可以根據其優缺點，選擇適合自己的方法。

光學成像：生物發光

來自美國NIH生物醫學影像學與生物工程學研究所(National Institute for Biomedical Imaging and. Bioengineering ， NIBIB)，分子影像和納米研究中心的主任陳小元教授（Xiaoyuan (Shawn) Chen），主要課題之一就是發展個性化醫療，比如依賴于干細胞的個性化醫療方法。

他們所用到的間質干細胞能定位在腫瘤中，并進行分化，修復受損組織，這主要是因為受損傷的組織會向這種未特化的細胞（比如骨髓間充質干細胞）發送信號，然后這些干細胞會遷移到損傷處并變成組織修復所需的細胞類型。腫瘤也同樣能夠號令這些干細胞協助構建間質或連接組織以支持腫瘤的生長。

為了能觀察到干細胞進入乳腺癌小鼠后的情況，研究人員首先給小鼠注射了螢光素（luciferin），同時還在基因中加入的綠色熒光蛋白，上了個“雙保險”。這樣研究人員追蹤到了干細胞進入毛細血管中情況，這些細胞不僅生存了下來，而且還增殖，和分化。

這種方法觀測的分辨率是3-5mm。優點第一是這種生物發光的成像方法適合用于小型動物成像，不僅便宜，而且容易操作，還可以進行高通量實驗。第二是這種成像方法只有在活細胞中才會發光，最后生物發光成像方法具有高靈敏度，能檢測最多1000個細胞，而且背景很低。

另一方面，這種方法的缺點就是只能穿透幾毫米的組織，因此不能用于大型動物和人類。其次這一成像的結果是平面的，非三維圖像，而且一些細胞也許會把這種轉基因關閉，產生假陰性結果。

儀器方面，來自美國的知名藥物研發機構Caliper Life Sciences公司有提供相關活體影像系統（In vivo Imaging System，IVIS），這家公司的IVIS小動物活體可見光成像系統是在整體動物水平上進行實驗的平臺，應用范圍包括基因、蛋白質、細菌、細胞及整體動物各個層次。

目前通過活體生物螢光成像技術實時監測腫瘤發生發展的病理過程、跟蹤干細胞、病毒、細菌和藥物在動物體內的發展等在歐美醫學發達國家是一個非常重要、發展迅速的前沿研究領域。據介紹，許多研究單位和制藥企業采用了Caliper IVIS活體成像系統，發表論文超過1000篇，其中在Nature和Science上發表文獻超過100余篇。

Caliper的VIS活體成像系統有不同的版本可以選擇，價格也從10萬美元到40萬美元不等（注：此處為美國本地價格），這主要根據不同的需要選擇。

試劑方面，Promega公司商業化的熒光素酶體系是比較著名的，具有簡單，快速，準確和靈敏的特點，而且通過簡化分析過程，能更快的得到結果。比如近期推出的pmirGLO dual luciferase miRNA目標表達載體，其雙重報告分析可以在一個系統中同時測定兩個報告基因，并且標準化實驗報告基因信號，區別于對比報告基因信號。pmirGLO載體在熒光素酶（luc2）的3UTR插入miRNA目標位點。當內源地或引入的miRNAs結合到目標序列上時會產生報告信號。這些都有利于螢光的檢測。