[发明专利]一种利用近红外荧光蛋白衍生物或类似物进行近红外二区荧光成像的方法、装置及应用

说明书

本发明公开了一种利用近红外荧光蛋白衍生物或类似物进行近红外二区荧光成像的方法、装置及应用，同时提供近红外荧光蛋白iRFP713在近红外二区的表征；近红外荧光蛋白的发射波长在比传统的GFP类荧光蛋白发射光谱(～400‑600nm)更长的近红外区域，因此更适用于活体内生物成像。与目前GFP类荧光蛋白的生物成像以及近红外荧光蛋白在近红外一区(～700‑900nm)的成像应用相比，本发明的应用具有显著的穿透深度和空间分辨率的优势，将大大提高活体成像的穿透深度和信噪比。

技术领域

本发明涉及生物荧光成像技术领域，尤其涉及一种利用近红外荧光蛋白衍生物或类似物 进行近红外二区荧光成像的方法、装置及应用。

背景技术

生物荧光成像技术是指利用生物组织或结构发出的荧光进行成像，用于研究生物学过程 的方法。通过使用各种荧光标记物，荧光成像可以实现细胞水平、组织水平以及活体水平的 成像研究，具有分辨率高、损伤小、成像快等优势，拥有广阔的应用前景。

荧光探针的使用是荧光成像技术中的关键一环。目前常见的荧光探针包括小分子荧光染 料、荧光纳米颗粒以及各种荧光蛋白。这几种探针中，化学修饰合成的纳米颗粒和荧光染料 的荧光亮度虽然强，但其劣势也非常明显。一方面，它们不可再生，也不能随着细胞的复制 而复制，因此并不适合用于研究一些需要长时间观察的生物学过程，比如肿瘤的发生发展以 及转移等。另一方面，纳米颗粒和荧光染料在体内的运输过程中，经常会发生积聚沉淀，不 易被排出体外，从而影响机体代谢。而荧光蛋白由于其本质是生物蛋白质，因此具备很好的 生物兼容性，具有较低的细胞毒性。同时荧光蛋白能够特异性表达，使得荧光成像具备提供 特异性的位置信息的能力，因此荧光蛋白成像已经广泛应用于生命科学的研究。

目前，荧光蛋白成像在分子水平、细胞水平的研究应用已经极其成熟了。然而，在深层 组织成像以及活体成像上还面临着很大的挑战，主要原因是成像时信号光的散射，组织对信 号光吸收和自发荧光的干扰。比如，基于绿色荧光蛋白等传统荧光蛋白(GFP类荧光蛋白) 的成像系统早已被开发改进，但由于其发射光谱的局限(仅仅400-600nm)，在组织细胞成像 时背景信号较强，效果很不理想。而解决体内成像问题的方法就是使用发射波长在更长的近 红外区域的荧光蛋白探针，即近红外荧光蛋白。

目前，近红外荧光蛋白成像是生物荧光成像的研究热点之一。近红外荧光蛋白利用胆绿 素作为发色团克服了GFP类荧光蛋白发色团基本原理上的限制。通过定向的进化，近红外荧 光蛋白的激发和发射波长均在近红外“光学窗口”。在该波段内，信号光的散射较小、组织的 自发荧光通常较低，因此具有更好的光穿透性，成像时的穿透深度更大，信噪比更高。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种利用近红外荧光蛋白衍生物或类似物进 行近红外二区荧光成像的方法、装置及应用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用近红外荧光蛋白衍生物或类似物 进行近红外二区荧光成像的方法，所述近红外荧光蛋白衍生物或类似物比GFP类荧光蛋白在 近红外二区具有更长的荧光拖尾，近红外荧光蛋白衍生物或类似物在900nm以上具有可观的 荧光信号，实现近红外荧光蛋白衍生物或类似物在近红外二区荧光成像。

进一步地，所述的近红外二区是波长在900-1700nm区间。

进一步地，所述近红外荧光蛋白衍生物或类似物包括iRFP670、iRFP682、iRFP702、iRFP720，以及单体近红外荧光蛋白miRFP670、miRFP703、miRFP709。

一种利用近红外荧光蛋白衍生物或类似物进行近红外二区荧光成像的装置，该装置包括 近红外二区宏观成像系统及近红外二区显微成像系统。