C57BL/6

DsRed-Express转基因小鼠组织表达分析

DsRed-Express转基因小鼠（A）的多种组织， 如心脏（B）、肝脏（C）、脾脏（D）、肾脏（E）、肺脏（F）、小肠（G）、胰脏（H）和子宫（I）中都有红色荧光蛋白的表达（200×）。
 

活体动物体内成像（in vivo Imaging）主要采用生物发光（Bioluminescence）与荧光（Fluorescence）两种技术。生物发光是用荧光素酶（Luciferase）基因标记细胞或DNA，而荧光技术则采用荧光报告基团（DsRed 、GFP、Cyt等）进行标记。利用非常灵敏的检测仪器，使研究人员能够直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。通过这个系统，可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。传统的动物实验方法需要在不同的时间点牺牲实验动物以获得数据, 得到多个时间点的实验结果。相比之下，体内成像通过对同一组实验对象在不同时间点进行记录，跟踪同一观察目标（标记细胞及基因）的移动及变化，所得的数据更加真实可信。另外, 这一技术对肿瘤微小转移灶的检测灵敏度极高，不涉及放射性物质, 非常安全。因其操作极其简单、所得结果直观、灵敏度高等特点, 得到迅速发展，已广泛应用于生命科学、医学研究及药物开发等方面。

DsRed-Express是珊瑚虫 （Discosoma sp.）DsRed的突变体，其蛋白聚集程度低，成熟速率快，细胞毒性小，最大吸收波长557nm，最大发射波长579 nm，高表达可在哺乳动物细胞中检测到红色荧光。EGFP最大吸收波长488nm，最大发射波长507 nm，用人类蛋白编码偏爱的密码子替代相应野生型GFP中的密码子提高了在哺乳动物细胞中的表达效率。DsRed-Express发射波长较长，灵敏度和信噪比高于EGFP，但检测短期的基因表达及生物体快速发育时的情况不如EGFP。DsRed-Express和EGFP在体内研究中可以很好的互补。在活体内尤其是胚胎干细胞中表达DsRed-Express和EGFP，必须在强启动子如chicken β-actin 启动子的下游，以驱动在细胞内高效的表达，但如果是CMV启动子，则表达水平不理想。我们将DsRed-Express插入系统性表达的chicken β-actin强启动子的下游，构建了系统性表达的红色荧光转基因小鼠。其中DsRed-Express转基因小鼠红色荧光蛋白在全身多个组织器官中表达，荧光转基因小鼠的使用必将在活体动物荧光成像中发挥重要作用。

在肿瘤研究方面，Yang等将RFP标记的黑色素瘤细胞、乳腺癌细胞、前列腺癌细胞和结肠癌细胞移植到系统性表达GFP的转基因小鼠上，在荧光显微镜下观察肿瘤与间质的相互作用，尤其是肿瘤诱导的血管生成和肿瘤浸润的淋巴细胞。由于表达GFP的新生和成熟的肿瘤血管与表达RFP的肿瘤细胞之间区别显著，可以清楚地观察到表达GFP的巨噬细胞吞噬表达RFP的肿瘤细胞，表达GFP的淋巴细胞围绕着表达RFP的肿瘤细胞。因此，利用双重荧光标记在活体荧光成像系统对移植肿瘤进行实时观察，可以在活体内动态监测肿瘤血管的形成和发展。

在干细胞研究方面，Li等研究显示，标记EGFP的巢蛋白（nestin）在毛囊干细胞高效表达，荧光显微镜下观察到毛囊干细胞的分化和定位，提示位于毛囊的标记GFP表达巢蛋白的细胞是毛囊内外根鞘的前体细胞。巢蛋白是一种中间丝蛋白，是中枢神经系统前体细胞和神经上皮干细胞的标记物，既表达于神经干细胞又表达于毛囊干细胞，提示二者之间有一定的联系。

我们建立的红色荧光转基因小鼠模型为肿瘤生物学、免疫与肿瘤细胞相互作用和肿瘤血管形成以及干细胞的分化与定位等研究提供了有力的工具动物和分子影像学技术手段，建立了活体荧光影像研究的重要实验动物模型。

利用Chicken-β-actin系统性强启动子建立的全身表达红色荧光蛋白（DsRed-Express genee）的转基因小鼠在全身多个组织中表达，尤其在胰腺、肝脏、肾脏和脾脏等器官表达量较高，可以利用光学成像技术跟踪靶细胞，是研究干细胞、肿瘤细胞的工具小鼠。