活细胞成像是生命科学研究中使用的一种技术，用于在一段时间内实时观察活细胞。这使得研究人员能够观察到如细胞分裂、迁移和分化等动态的细胞过程。这与传统的固定细胞成像形成对比，后者只能捕捉到时间的一个瞬间。活细胞成像对于研究随时间变化的组织特别有用，比如癌变组织。
活细胞成像应用
⦁ 癌症研究
活细胞成像技术可以追踪肿瘤细胞的行为，包括生长、侵袭以及对治疗的反应。通过活细胞实时监测癌症特异性标记和通路。
⦁ 神经科学
活细胞成像技术使得观察活神经元及其更大神经网络中的神经活动成为可能，如突触功能和钙信号传导。这项技术允许研究在神经退行性疾病中起作用的神经元特异性基因和通路，且可以进行长时间的观察。
⦁ 发育生物学
细胞增殖、复制和组织形成等发育过程非常适合通过活细胞成像来研究。理解这些过程需要观察基因表达和蛋白质定位的空间和时间模式。
⦁ 微生物学
微生物细胞可以被荧光或生物发光标记物标记，从而研究宿主-病原体相互作用、生物膜形成和微生物行为。这种方法特别适用于观察细菌和病毒感染，这对于开发有效的抗菌治疗至关重要。
⦁ 免疫学
活细胞成像技术可以直观地显示免疫过程，包括免疫细胞之间的相互作用、信号通路以及对病原体的免疫反应。它可以密切监控炎症反应，如感染引起的基因激活，以及诸如吞噬作用的过程。
活细胞成像的优缺点
| 活细胞成像的优势 | 活细胞成像的缺点 |
实时观察：研究随着时间推移在细胞内发生的事件，而不必对时间进行“快照”。 非侵入性监测：典型的活细胞成像允许在不对细胞造成显著伤害的情况下进行观察。 易于多重检测：使用不同的荧光和生物发光标记可以在同一样本中同时观察多个目标。
| 光漂白和光毒性的风险：长时间曝光可能导致信号变化。 标记物可能干扰正常的细胞功能：外来分子或较大标签的存在可能会在长时间内改变细胞过程。 深度穿透能力：使用荧光显微镜时，组织深层产生的信号可能难以辨别。
|
荧光与生物发光活细胞成像比较
荧光和生物发光报告基因是活细胞成像中的重要工具，因为它们产生使实时成像成为可能的光信号。荧光报告基因，例如荧光蛋白和染料，可以实现细胞内特定分子的精确定位和监测。生物发光报告基因通过细胞内的酶促反应产生光，特别适合于长时间成像，因为其光毒性小且背景干扰少。下面进一步了解它们各自的优缺点：
| 荧光报告基因 | 生物发光报告基因 |
| 优势 | 由于信号强度高，具有高灵敏度。 有多种可用的荧光蛋白和染料。 可用于多重检测。
| 不需要外部光源，减少背景噪声。 由于光毒性低，适用于长期成像。 由于光散射较低，可用于深层组织成像。
|
| 缺点 | 需要外部光源，可能导致光漂白和光毒性。 细胞自身荧光可导致背景噪声。 光漂白会随时间减少信号，限制长期成像。 由于光散射，组织深层产生的信号可能难以辨别。
| 通常信号强度低于荧光。 相比荧光，颜色变体的选择较少。 开发和优化更为复杂和昂贵。
|
