刘文韬博士在《中外管理》杂志2014年7月发表的《荧光素酶》一文中首次提出的概念和工具。其将关于MSI检测,NCCN推荐了两种MSI分析Pane。

萤火虫发光的腹部或海洋的蓝色发光波浪将大自然中生物发光奇迹呈现于世。在生物化学和分子生物学的早期,这一现象被认为是发展生物分析的有力平台。1991年,Promega发布了第一代萤光素酶分析产品,并启动了基于萤光素酶的进一步创新计划,通过持续致力于研究和创新生物发光系统建立了各种不同的分析技术。在Promega萤光素酶报告基因技术诞生30周年之际,我们在这里与大家分享这些年来萤光素酶技术研究方法的进展,以及科学家取得的惊人创新科研成果。

Promega萤光素酶技术发光史里程碑

A Glo-ing History of Innovation and Discovery

1990年12月,Promega首次提出萤火虫萤光素酶(Luc)作为一种新兴报告基因技术的应用可能性。当时的人们认为,萤火虫萤光素酶具备的生物发光特性、极高的灵敏度和快速简单的检测流程等特点,可能会对分子生物学家的研究产生重要的影响。几个月后,第一代萤火虫萤光素酶报告基因载体和检测试剂在Promega诞生,使这项新技术正式并更广泛地为全球研究人员服务。随后30年里,Promega不断在萤光素酶实验工具领域推陈出新,保持技术领跑者的地位。 这里提到的萤光素酶即荧光素酶。

1991萤光素酶检测系统(LAR)

Promega公司推出的第一种萤光素酶检测试剂Luciferase Assay System(LAR),为灵敏、非放射性的报告基因检测拉开了序幕。LAR与萤火虫萤光素酶(luc)报告基因一起,为研究人员开始了解基因表达调控因子提供了首要的工具。

1995 Dual-Luciferase® 报告基因检测系统(DLR)

DLR是第一种允许在单个样本中依次检测两个报告基因的试剂。通过允许萤光素酶活性的内部归一化,在提高报告基因检测的可靠性方面取得了关键进展。此外,pGL3报告基因载体系列具有改良后的萤火虫萤光素酶基因,luc+。这个改造一种报告基因以实现性能改进的例子后来被进一步应用到pGL4和luc2报告基因上,通过生物信息学和合成方法,实现了更大的改进。

1999ENLITEN®/UltraGlo™重组萤光素酶

Promega公司在早期推出的一种重组萤火虫萤光素酶(Enliten)基础上,改造出了一种称为UltraGlo™的热稳定性萤光素酶。UltraGlo™的开发是在各种检测和储藏条件下进行一步法“加样-读数”检测的关键。

此后,通过开发新的方法来改变萤火虫萤光素酶检测的信号动力学,例如Bright-Glo™、Steady-Glo®和Dual-Glo®允许使用微孔板进行检测。而“加样-读数”的形式简化了样品处理,并实现了在非常高通量的应用中使用报告基因检测。

随着UltraGlo™萤光素酶的发展,现在已经实现了“加样-读数”的ATP检测方法。ATP是细胞健康的重要指标,这使得CellTiter-Glo®能有效测定细胞活力,尤其是在高通量应用中。该检测原理还促进了其它ATP检测平台的诞生,尤其是用于研究ATP酶(如激酶)的Kinase-Glo®(2004年)和ADP-Glo™(2009年)酶检测系统。

2003Caspase-Glo® 3/7检测

除了可以利用萤火虫萤光素酶反应测定样品中萤光素酶或ATP的含量外,还可以检测底物(luciferin)浓度的变化。通过将luciferin与可被不同酶类识别并产生反应的保护基团偶联,能对这些酶进行灵敏的“加样-读数”检测,如半胱天冬酶(caspase)和其它蛋白酶。

2007One-Glo™萤光素酶检测系统

随着对萤火虫萤光素酶化学反应的进一步了解以及Promega生物学家和化学家团队的建立,一种改进的luciferin面世,能更好地用于典型的报告基因检测应用。这种新的底物——fluoroluciferin,是新型底物开发的一个早期实例。

2012NanoLuc®萤光素酶

基于定向进化和新型底物开发方面的经验,研究人员从虾的萤光素酶改造设计出一种新型萤光素酶报告基因,即NanoLuc®萤光素酶。这是一种小分子(19kDa)单体酶,具有独特的底物,其灵敏度比已具备高灵敏度的萤火虫或海肾萤光素酶系统高约100倍。这种新型的报告基因有着广泛的应用前景,为进一步的技术开发奠定了基础。

2015NanoBRET™技术

NanoLuc®的小体积和非常明亮的光输出是作为蛋白质标签的理想特征。这些特征还很适合作为生物发光共振能量转移(BRET)的供体。一项针对各种能量受体荧光基团的深入研究发现,红色光谱中的可选择性有助于消除与BRET测定相关的一些挑战。可将这些荧光基团添加到蛋白质配基等分子中以测量靶蛋白的结合,或与HaloTag®配基耦联以进行活细胞中蛋白质:蛋白质相互作用的检测。

2016NanoBiT®技术

随着NanoLuc®的诞生,Promega的科学家努力将该报告基因改造为多亚基系统,即“NanoLuc® Binary Technology”或NanoBiT®。该系统由两部分组成:11个氨基酸的小标签和一个更大,更精准的NanoLuc®亚基,LgBiT。这两部分结构互补结合,重组为一个明亮的萤光素酶。这些亚基的亲和力可以和SmBiT肽一样低,从而可以进行蛋白质相互作用的测定;也可以和HiBiT一样高,从而允许自我组装。

2017HiBiT® 技术

基于NanoBiT®系统的研究,我们将与LgBiT具有极强亲和作用的1.3kDa肽段命名为HiBiT。HiBiT作为一种易于检测且具有高灵敏度的蛋白质标签,具有多种功能,例如当与基于CRIPSR的标签一起使用时,可以创建内源性报告基因模型。

2020Lumit™技术

随着NanoBiT®技术的发展,人们认识到可以利用该系统通过结合免疫测定的组分检测多种分析物。由此产生的平台(现称为“Lumit”)提供了具有高灵敏度的简化免疫检测法。