La obtención de imágenes por bioluminiscencia (BLI) es una tecnología desarrollada durante las últimas décadas (década de 1990 en adelante). [1] [2] [3] [ ¿cuándo? ] que permite el estudio no invasivo de procesos biológicos en curso [4] [1] [5] [6] [7] Recientemente, la tomografía por bioluminiscencia (BLT) se ha vuelto posible y varios sistemas están disponibles comercialmente. En 2011, PerkinElmer adquirió una de las líneas más populares de sistemas de imágenes ópticas con bioluminiscencia de Caliper Life Sciences. [8]
Los sistemas derivados de los tres grupos anteriores se diferencian en aspectos clave:
La luciferasa de luciérnaga requiere que se inyecte D-luciferina en el sujeto antes de tomar la imagen. La longitud de onda máxima de emisión es de unos 560 nm. Debido a la atenuación de la luz azul-verde en los tejidos, el desplazamiento al rojo (en comparación con otros sistemas) de esta emisión hace que la detección de la luciferasa de luciérnaga sea mucho más sensible in vivo.
La renilla luciferasa (del pensamiento marino ) requiere que también se inyecte su sustrato, la coelenterazina. A diferencia de la luciferina, la coelenterazina tiene una biodisponibilidad menor (probablemente debido a que MDR1 la transporta fuera de las células de los mamíferos). Además, la longitud de onda máxima de emisión es de aproximadamente 480 nm.
La luciferasa bacteriana tiene la ventaja de que el operón lux utilizado para expresarla también codifica las enzimas necesarias para la biosíntesis del sustrato. Aunque originalmente se creía que era funcional sólo en organismos procarióticos , donde se usa ampliamente para desarrollar patógenos bioluminiscentes, ha sido modificado genéticamente para funcionar también en sistemas de expresión de mamíferos. [12] [13] Esta reacción de luciferasa tiene una longitud de onda máxima de aproximadamente 490 nm.
Las aplicaciones comunes de BLI incluyen estudios in vivo de infección [14] (con patógenos bioluminiscentes), progresión del cáncer (usando una línea celular cancerosa bioluminiscente) y cinética de reconstitución (usando células madre bioluminiscentes ). [15]
Investigadores del UT Southwestern Medical Center han demostrado que las imágenes de bioluminiscencia se pueden utilizar para determinar la eficacia de los medicamentos contra el cáncer que interrumpen el suministro de sangre a un tumor. La técnica requiere que se agregue luciferina al torrente sanguíneo, que la transporta a las células de todo el cuerpo. Cuando la luciferina llega a las células que han sido alteradas para portar el gen de la luciérnaga, esas células emiten luz. [dieciséis]
El problema inverso del BLT de la reconstrucción 3D de la distribución de moléculas bioluminiscentes a partir de datos medidos en la superficie del animal está inherentemente mal planteado. El primer estudio en animales pequeños utilizando BLT fue realizado por investigadores de la Universidad del Sur de California , Los Ángeles , EE. UU., en 2005. A raíz de este desarrollo, muchos grupos de investigación en EE. UU. y China han construido sistemas que permiten BLT.
A las plantas de mostaza se les ha agregado el gen que hace que las colas de las luciérnagas brillen para que las plantas brillen cuando se tocan. El efecto dura una hora, pero se necesita una cámara ultrasensible para ver el brillo. [17]
Las imágenes de bioluminiscencia metabólica inducida (imBI) se utilizan para obtener una instantánea metabólica de los tejidos biológicos. [19] Los metabolitos que pueden cuantificarse mediante imBI incluyen glucosa, lactato, piruvato, ATP, glucosa-6-fosfato o D2-hidroxigluturato. [20] imBI se puede utilizar para determinar la concentración de lactato de tumores o para medir el metabolismo del cerebro. [20] [19]
Referencias
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