原理：小鼠活体成像是科学研究和药物研发的常用方法。进行此实验的前提是必须要有能稳定表达发光基因的细胞。常用的发光基因包括萤火虫萤光素酶（firefly luciferase，Fluc）、绿色荧光蛋白（GFP）、红色荧光蛋白（tdTomato）。本部分汇集了几种常用的稳定转染了Fluc的癌细胞系，并从Fluc、GFP、tdTomato转基因动物体内分离得到了发光的免疫细胞。这些细胞是进行基础研究和药物研发的常用工具。

现行发光细胞概览：

发光细胞的应用：

应用优势：

1.更灵敏

生物发光不需要激发光，特异性强，被组织吸收少，动物体内无自发光，因此生物发光背景低、信噪比高，与荧光蛋白的荧光成像相比，生物发光成像体内检测更灵敏，可用于精确测量。

2.非侵入

采用非侵入式方法，实时连续动态检测体内的各种生物学过程，从而减少实验动物数量，降低个体差异的影响，有利于长期观察。

应用领域

基因表达、蛋白质间相互作用、癌症研究、免疫学研究、干细胞研究、神经疾病研究、药物研发与药效评估等等。

举例

1.实时监测肿瘤细胞增殖和转移

无论皮下荷瘤还是特定组织内肿瘤，传统的方法均无法在保证荷瘤小鼠存活的条件下检测体内原位或者转移肿瘤；而利用IVIS可以长时间不同时间点、无创伤的定量检测小鼠肿瘤。比如下图：将荧光素酶标记的结肠癌细胞株注射到裸鼠脑内，利用IVIS可以在固定时间点观察和统计脑内肿瘤的生长和转移。

2.利用基因工程小鼠模型实时检测炎症相关因子表达变化

• IL1β-Luc 转基因小鼠

通过显微注射技术构建的受人 IL-1β promoter 调控的 Luciferase 转基因小鼠，在 LPS 注射刺激后的不同时间点分别进行背部以及腹部成像检测，观察小鼠整体荧光表达变化，并且能够模拟内源性 IL-1β 变化趋势。

IL-1β转基因小鼠在LPS刺激后不同时间点的雄性（Male）和雌性（Female）小鼠荧光表达变化（左图）以及内源性IL-1β相对表达定量结果（右图）。

• Il1a-Luc 基因敲入小鼠

通过 CRISPR/Cas9 技术构建內源 Il1a-Luc 基因敲入小鼠模型，在 LPS 注射后不同时间点进行荧光成像检测，可实时观测內源 Il1a 基因的表达强度变化。

参考文献

1、Lim E., et al. In vivo bioluminescent imaging of mammary tumors using IVIS spectrum. J Vis Exp, 2009, (26)

2、Li L., et al. Functional imaging of interleukin 1 beta expression in inflammatory process using bioluminescence imaging in transgenic mice. BMC Immunol, 2008, 9:49

3、Mezzanotte L., et al. In Vivo Molecular Bioluminescence Imaging: New Tools and Applications. Trends Biotechnol. 2017 Jul;35(7):640-652.