荧光蛋白技术助力肿瘤的研究与治疗

随着绿色荧光蛋白GFP类作为细胞内遗传标签的应用，以及成像技术、数据分析的快速发展，GFP在生物科学中的应用得到极大的推进。例如荧光蛋白应用肿瘤动物模型上的研究，有的肿瘤模型公司建立了绿色荧光蛋白(GFP)裸鼠结肠癌肿瘤模型，并观察其生物特性，发现结肠癌荧光原位移植模型技术可行，能够进行体内实时及无创地动态观察和分析肿瘤细胞的生长与转移情况。

目前已有研究机构在荧光蛋白介导下已建立了乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、胶质瘤等多种肿瘤的荧光动物模型。肿瘤荧光模型在活体荧光成像仪下, 不仅能够实时动态非侵袭性观察肿瘤的生长、侵袭、转移, 还为筛选理想的抗肿瘤药物提供了方便快捷的平台。而在传统的无荧光模型中, 只能将动物处死解剖后才能看到肿瘤在体内进展情况。美迪西是一家肿瘤模型公司，目前已经建立了多个有效动物肿瘤模型，可以根据客户的需求提供各种有效的动物模型，用来检测药物的有效性，实验动物有非人类灵长动物、狗、小鼠、大鼠、家兔、豚鼠、裸鼠等各种种类。

将荧光蛋白技术应用在肿瘤模型的研究上，有以下几大好处：

1、可观察到肿瘤亚细胞动力学改变

在GFP发现以前，因传统的荧光分子对细胞产生毒性大，所以通常人们仅能够研究死亡肿瘤细胞的静态结构。而荧光蛋白对细胞的毒性非常弱，适于标记活细胞，因此为观察肿瘤亚细胞的动力学的改变成为了可能。

例如有研究者在双色标记肿瘤细胞的基础上，进一步观察了细胞的整个凋亡过程：首先是胞浆和核畸形改变，然后是核膜破裂，最后发展为核碎裂，染色质被挤出，肿瘤细胞即凋亡。此外还可以通过观察肿瘤亚细胞的动力学改变，来明确抗肿瘤药物对肿瘤细胞起作用的部位。

2、可观察肿瘤与宿主之间的相互关系

肿瘤的发生发展离不开宿主提供的微环境，如果我们将肿瘤与宿主分别标记不同颜色的荧光蛋白，就能够更清楚更准确的辨别肿瘤与宿主在肿瘤进展中各自扮演着怎样的角色。

3、观察肿瘤新生血管

在过去，通常采用测定新生血管密度的方法来评估肿瘤生长情况，这种方法组织均需要经过固定、脱水、染色等步骤，部分新生血管在这个过程可能会出现变形而无法显示，所以传统的方法不仅复杂而且不准确。有研究者将HT-1080-RFP纤维肉瘤移植于ND-GFP转基因裸鼠，直接在荧光显微镜下就能够清晰的观察到发绿色荧光的肿瘤新生血管。因肿瘤和宿主分别被标记上不同颜色的荧光蛋白，所以可以直接鉴别肿瘤新生血管的主要组成成分是宿主源性的细胞还是肿瘤源性细胞。

4、观察循环肿瘤细胞及肿瘤休眠细胞

部分肿瘤细胞脱落后在血管中运动，我们称这类细胞为循环肿瘤细胞(circulating tumour cell, CTC)，它是肿瘤向远处转移的重要前提条件之一。由此可见新生肿瘤血管既可为肿瘤生长提供营养，又为肿瘤转移提供了有利的条件，使用荧光蛋白技术可以观察循环肿瘤细胞及肿瘤休眠细胞。

5、观察肿瘤的转移与治疗

传统的病理方法需要将动物处死才可以看到肿瘤的转移灶，而将荧光蛋白标记肿瘤细胞时，不仅可以在活体内发现肿瘤的转移灶，甚至早期的单个细胞形成的微小转移灶也能看到。  

由此可见肿瘤荧光模型结合荧光活体成像技术，可用来研究活体内肿瘤对药物的敏感性、耐药性及药物作用肿瘤的机制等。同传统的动物模型相比，建立的荧光肿瘤模型，有利于实验的序贯性研究，减少了药物研发所需的动物的数量，加快了筛选新治疗方案的进程。

研究者在研究水母荧光蛋白时，发现高纯度的水母荧光蛋白在加入钙离子后可发出蓝色的荧光，但在黑暗中水母及水母的发光细胞都呈现绿色。