新方法可以同时使用生物发光蛋白进行多色成像

　　

用荧光蛋白对活细胞成像一直是理解细胞行为的关键技术。虽然生物发光蛋白比荧光蛋白有几个优点，但有限的颜色变体使得同时观察多个目标变得困难。现在，大阪大学科学与工业研究所（SANKEN）的研究人员已经开发出一种突破性的方法，将生物发光蛋白的调色板扩展到20种不同的颜色，从而实现先进的同时多色成像。

细胞是生命的基本组成部分。了解它们的功能对生物科学、医学和药物发现的进步至关重要。光学标记技术使科学家能够观察细胞行为，跟踪细胞命运，并识别具有特定特征的细胞。虽然荧光蛋白被广泛用于这些目的，但生物发光蛋白由于其独特的优势而越来越受欢迎。

生物发光是生物体自然发出的光，它是由一种酶（通常是荧光素酶）催化的化学反应提供能量的，这种酶作用于生物发光底物上。与荧光蛋白不同，生物发光蛋白不需要外部光来激发，避免了光毒性和背景光等问题。然而，它们的使用受到可用颜色数量的限制。同时跟踪多个目标时，具有鲜明且易于区分的颜色是至关重要的。

以前，通过将最亮的荧光素酶之一NanoLuc与荧光蛋白偶联，创建了五色系列的生物发光标签。该技术利用从底物到荧光蛋白的激发态能量转移，改变生物发光颜色。虽然有效，但这种五色调色板不足以满足更复杂的成像需求。大阪大学的研究人员现在已经解决了这一挑战，他们将生物发光的调色板扩展到20种，使多色成像技术取得了重大飞跃。第一作者Mitsuru Hattori说：“我们没有将NanoLuc与单一荧光蛋白融合，而是将其与两个荧光蛋白融合。这种方法使我们能够通过微调荧光蛋白的组合来获得更广泛的生物发光颜色。”

研究人员用他们的新的生物发光蛋白标签取得了显著的里程碑。他们拍摄了一张表达所有20种生物发光蛋白的细胞混合物的单镜头图像，使用这些标签来可视化不同的亚细胞成分，甚至在活体小鼠中展示了它们的能力。此外，他们成功地在几个小时内对细胞行为进行了延时观察，同时跟踪了七个不同的标签。

资深作者Takeharu Nagai解释说：“真正令人兴奋的是，我们可以使用标准的智能手机摄像头同时检测所有20种颜色，没有任何时间延迟。这一创新使得监测多个目标或跟踪群体中的单个细胞变得更加容易和更具成本效益。”

这些新开发的生物发光颜色有可能彻底改变细胞命运追踪，提供有关细胞如何发育成特定细胞类型的见解，并识别对药物有独特反应的细胞。该团队在生物发光成像方面的突破为生物研究、药物发现和医学科学的进步打开了新的大门。有了如此生动的生物发光颜色的“彩虹”，谁知道前面有什么科学宝藏呢？