萤火虫星星点点的光是自然界一道美丽的风景,而在实验室里,科学家们也利用类似的方法点亮了“脑子里的萤火”:这是一只狨猴,我们所看到的是它脑部的一些神经元所发出的“萤火”,这种发光利用了与萤火虫类似的原理。它远没有萤火虫那样漂亮,但对研究者而言却很有价值:这种发光穿透力很强,从体表就能够检测到深埋在动物组织中的光。
萤火虫的光源自一套生物发光系统,在萤光素酶的催化之下,萤光素被氧化并产生化学发光。而研究者们对这套发光系统进行了改良,他们使用了一种萤光素的类似物,它发出的不再是萤火虫黄绿色的光,而是峰值在近红外波段,这个波段的光更容易穿透生物组织。而为了让萤光素酶更好地与这种类似物配合,他们又利用细菌逐代筛选,选出了最适合催化它反应的萤光素酶突变版本。
这套新的发光系统穿透性好,而且光也足够强。它可以用来标记细胞,即使这些细胞位于实验动物体内较深的地方时,依然可以从体表对这些细胞进行监测,甚至单个细胞都可以检测到。研究者们把表达这种发光酶的细胞注入老鼠体内,还将相应的基因植入了狨猴脑部的一些神经元,结果这两种情况研究者们都成功地从体表检测到了细胞发出的光。在过了一年之后,依然可以检测到狨猴脑部发光的神经元。两只“发光”的老鼠。
这种新的标记方法或许会在医学和研究中找到更多应用,例如监测肿瘤的生长。