活體光學(xué)成像(Optical in vivo Imaging)主要采用生物發(fā)光（bioluminescence）技術(shù)與熒光（fluorescence）技術(shù)。生物發(fā)光是用熒光素酶(Luciferase)基因標(biāo)記細(xì)胞或DNA，今天，生物發(fā)光標(biāo)記物可以標(biāo)記到任何一種基因上，使對基因功能的全面細(xì)致研究成為現(xiàn)實(shí)。而熒光技術(shù)則采用熒光報(bào)告基團(tuán)（GFP、RFP, Cyt及dyes等）進(jìn)行標(biāo)記，利用熒光蛋白在外源光源或是內(nèi)源發(fā)光照射下被激發(fā)產(chǎn)生的熒光作為檢測信號。研究人員能夠利用一套非常靈敏的光學(xué)檢測儀器直接監(jiān)控活體生物體內(nèi)的細(xì)胞活動和基因行為。

    該技術(shù)可被廣泛應(yīng)用于標(biāo)記細(xì)胞或基因的示蹤及檢測；基因治療在活體動物體內(nèi)直接的觀察和檢測；基因組、蛋白組學(xué)、藥學(xué)及生物技術(shù)在活體動物內(nèi)的研究；藥物及化學(xué)合成藥物的藥物代謝及毒理學(xué)監(jiān)測；食品菌落生長成像；皮膚醫(yī)學(xué)中皮膚疾病的體內(nèi)成像；法醫(yī)鑒定；微孔板成像，例如：免疫分析、報(bào)告基因、基因探針和嗜菌作用分析等；熒光團(tuán)的體內(nèi)成像，例如：Alzheimer疾病研究中結(jié)合嗪的β-淀粉沉淀物分析；轉(zhuǎn)基因植物中通過報(bào)告基因?qū)ι碇芷诠?jié)奏的研究；凝膠成像分析等等。

    但在研究過程中，研究者們必須事先用基因技術(shù)進(jìn)行熒光素酶基因標(biāo)記，或者某種熒光報(bào)告基團(tuán)標(biāo)記。目前活體光學(xué)成像系統(tǒng)的制造商，如Berthold、GE、Xenogen、Photometrics、Carestream Health等，不僅為客戶提供先進(jìn)的儀器，也提供具體實(shí)驗(yàn)所需的整套解決方案，包括試劑、實(shí)驗(yàn)手冊、特殊用途的質(zhì)粒、細(xì)胞株、轉(zhuǎn)基因動物、細(xì)胞處理和動物處理設(shè)施等配套ji術(shù)支持。出色的多任務(wù)處理能力，人性化的整體設(shè)計(jì)，便捷精確的操作系統(tǒng)，使實(shí)驗(yàn)室影像分析領(lǐng)域進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。

    下面以研究干細(xì)胞活體移植后的存活率為例，簡介一兩種內(nèi)源性熒光色素標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)方法，供專業(yè)人士參考。

    用熒光色素DiD標(biāo)記 間充質(zhì)干細(xì)胞

    1. 先用胰蛋白酶消化待標(biāo)記材料，使之成為一定密度的懸浮液；

    2. 從細(xì)胞培養(yǎng)箱中取出間充質(zhì)干細(xì)胞，吸取含原有培養(yǎng)基的細(xì)胞懸浮液進(jìn)行標(biāo)記；

    3. 用10 ml Mg/Ca-free PBS （不含鈣鎂離子的磷酸緩沖液）清洗細(xì)胞，吸去PBS， 鈣鎂離子會影響胰蛋白酶的活性，必須小心；

    4. 加入預(yù)熱的0.05% 胰蛋白酶液，加液量以T75型瓶為例，每瓶加5ml， 確保瓶的表面被*覆蓋；

    5. 在細(xì)胞培養(yǎng)箱中37° C 孵育約 5 分鐘；

    6. 然后在顯微鏡下確認(rèn)細(xì)胞已經(jīng)*分散，如果有細(xì)胞貼壁情況，輕拍若干次或延長孵育時(shí)間直至酶解消化*成功；

    7. 加入等量含 10% FCS的培養(yǎng)基中和胰蛋白酶；

    8. 用移液器反復(fù)吸取幾次確保細(xì)胞均勻分散；

    9. 然后移取細(xì)胞懸浮液至15ml 已滅菌的有蓋聚丙烯離心管中；

    10. 400 RCF離心5 分鐘；

    11. 小心移去上清液，不要擾動細(xì)胞；

    12. 將細(xì)胞重新懸浮于DMEM 并進(jìn)行計(jì)數(shù)；

    13. 需要待標(biāo)記細(xì)胞在無血清DMEM溶液中的密度應(yīng)為1x106 /ml ；

    14. 每ml細(xì)胞懸浮液加入5 ?L DiD 染色液；

    15. 用移液器將染色液與細(xì)胞懸浮液混合均勻；

    16. 在6孔低附著性細(xì)胞板上37 °C 孵育20分鐘；

    17. 孵育*后移取細(xì)胞懸浮液至15ml 已滅菌的有蓋聚丙烯離心管中；

    18. 400 RCF離心5 分鐘；

    19. 小心移去染色液，不要擾動細(xì)胞；

    20. 用PBS清洗細(xì)胞，用移液器反復(fù)吸取幾次確保細(xì)胞均勻分散；

    21. 重復(fù)洗三次；

    22. 細(xì)胞重新計(jì)數(shù)并用臺盼藍(lán)染色法檢測細(xì)胞活性；

    23. 可以進(jìn)行活細(xì)胞成像了！

    用熒光色素ICG標(biāo)記 人胚胎干細(xì)胞

    1. 必須先準(zhǔn)備好吲哚菁綠溶液（血容量、心輸出量、肝功能測定劑）作為對照品 ，然后使之與轉(zhuǎn)染試劑魚精蛋白（抗凝血作用）混合；

    2. 測出1ml吲哚菁綠溶液的活力，然后在100 ?L DMSO中溶解ICG；

    3. 向混合物中加入 400 ?L Dulbecco的改良Eagles 培養(yǎng)基 (DMEM + 10% 胎牛血清)， 震蕩均勻，吲哚菁綠溶液終濃度為2mg/ml；

    4. 加入轉(zhuǎn)染試劑魚精蛋白，魚精蛋白作為對照品的載體，使之能夠有效進(jìn)入細(xì)胞；

    5. 在300 ?L ICG 和 300 ?L 無血清Dulbecco改良 Eagles 培養(yǎng)基中混入 5 ?L 硫酸魚精蛋白溶液, 使之終濃度為 10mg/ml,；

    6. 震蕩5分鐘使之形成復(fù)合物，標(biāo)記溶液制備完畢；

    7. 從 hESC 10mm Petri 培養(yǎng)皿中移去原有培養(yǎng)基；

    8. 加入5ml預(yù)熱的 DMEM；

    9. 加入制備好的魚精蛋白/ICG 溶液， 37 °C下孵育1h；

    10. 孵育*后移去染色液；

    11. 用5 ml PBS漂洗培養(yǎng)皿以清除染色液；

    12. 移去 PBS 再加入 5ml 0.25 % 胰蛋白酶液，37 °C下孵育5分鐘使之酶解，適當(dāng)震搖培養(yǎng)皿效果會更好；

    13. 用移液器反復(fù)吸取幾次確保細(xì)胞均勻分散；

    14. 加入等量含 10% KSR的培養(yǎng)基中和胰蛋白酶；

    15. 然后移取細(xì)胞懸浮液至15ml 已滅菌的有蓋聚丙烯離心管中，400 RCF離心5 分鐘；

    16. 在全培養(yǎng)基中懸浮細(xì)胞；

    17. 如果還有細(xì)胞團(tuán)塊，可以移去原有培養(yǎng)基用10ml預(yù)熱的全ESC培養(yǎng)基重新懸浮細(xì)胞，重復(fù)酶解再離心；

    18. 在這一點(diǎn)上，鼠源飼喂細(xì)胞需從hESCs中分離；

    19. 然后將細(xì)胞懸浮液移至涂布瓊脂的10 cm 培養(yǎng)皿中；

    20. 37 °C 孵育 45 分鐘，注意不要晃動培養(yǎng)皿，如此鼠源飼喂細(xì)胞會貼壁而干細(xì)胞保持懸浮；

    21. 從Petri 培養(yǎng)皿中移出已標(biāo)記的單細(xì)胞人胚胎干細(xì)胞懸浮液；

    22. 細(xì)胞重新計(jì)數(shù)并用臺盼藍(lán)染色法檢測細(xì)胞活性；

    23. 可進(jìn)行活細(xì)胞成像了！