趙 爽, 楊雪峰， 丁曉青， 申道福， 羅俊生， 鄭華川

(遼寧省本溪市盛京醫(yī)院實驗中心，遼寧 本溪 117004)

化學(xué)發(fā)光數(shù)字成像系統(tǒng)敏感性及圖像質(zhì)量的比較分析

趙 爽, 楊雪峰， 丁曉青， 申道福， 羅俊生， 鄭華川

(遼寧省本溪市盛京醫(yī)院實驗中心，遼寧 本溪 117004)

目的：比較五種成像系統(tǒng)對熒光和化學(xué)發(fā)光的敏感度及其圖像質(zhì)量。方法：運用標(biāo)準(zhǔn)板及綠色熒光鼠的圖像采集比較五種成像系統(tǒng)對熒光的敏感度及圖像質(zhì)量。結(jié)果： ECL化學(xué)發(fā)光靈敏度測試及綠色熒光敏感性檢測均發(fā)現(xiàn)Azure和GE較其他三種成像系統(tǒng)的檢測時間短，圖像質(zhì)量優(yōu)。 結(jié)論：五種成像儀中，GE的光敏感性最高，圖像質(zhì)量好。Azure的光敏感性次之，圖像質(zhì)量較好，但性價比較高。

化學(xué)發(fā)光成像; 綠色熒光

隨著腫瘤分子生物學(xué)研究的不斷深入，檢測腫瘤組織中基因編碼mRNA和蛋白表達有助于揭示腫瘤發(fā)生、分子機制演進機理及尋找相關(guān)分子標(biāo)志物。我們可以利用RT-PCR檢測腫瘤組織中轉(zhuǎn)錄組改變，利用蛋白免疫印跡法(Western blot)檢測腫瘤組織中蛋白表達改變。蛋白質(zhì)的研究在腫瘤學(xué)研究中占據(jù)著很重要的地位，所以穩(wěn)定且高敏感性的數(shù)字成像系統(tǒng)有助于蛋白質(zhì)的研究。本研究小組比較了GE、Azure、Bio-rad、DNR及UVP五種數(shù)字成像系統(tǒng)的光敏感性及圖像質(zhì)量的差別，這幾種數(shù)字成像系統(tǒng)在國內(nèi)應(yīng)用比較廣范。運用標(biāo)準(zhǔn)板及綠色熒光鼠的圖像采集比較五種成像系統(tǒng)對熒光的敏感度及圖像質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 實驗試劑和儀器：凝膠成像儀(美國UVP(Chemi HR410)，GE(LAS 4010)、Azure(C500)、Bio-rad(ChemiDoc XRS+)、DNR(MF-ChemiBis 3.2))。

1.2 實驗動物：SPF級綠色熒光鼠10只，雌雄不限，體重約20g(由醫(yī)科大學(xué)實驗動物部提供)。動物飼養(yǎng)在遼寧醫(yī)學(xué)院實驗動物部SPF級動物室，每4只老鼠在一個籠子里飼養(yǎng)，飼喂標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物飼料和水，室溫為24℃左右，12h間隔循環(huán)照明。動物操作規(guī)程遵守遼寧醫(yī)學(xué)院實驗動物使用和管理規(guī)定。綠色熒光鼠的熒光信號為Azure試用期間，選取一只雄性綠色熒光鼠，適量10%水合氯醛麻醉，分別在Azure及GE成像系統(tǒng)采集俯臥位及仰臥位的大體圖像，曝光時間為15s。處死小鼠后，取出心、肝、脾、肺、腎、腦、胃、腸及大腿骨。同樣在Azure及GE成像系統(tǒng)采集各器官的熒光信號，曝光時間為5s。

1.3 靈敏度測試板ECL化學(xué)發(fā)光的圖像采集：由于本實驗室只有GE及UVP成像儀，其他的成像儀無法使用上述方法檢測，只能利用靈敏度測試板請求其他實驗室協(xié)助采集。曝光條件為：3*3 2min, Azure ；4*4 2min, Azure；Super 2min, GE；2min, Bio-rad；2min, DNR；5min, DNR，通過上述曝光條件采集圖像后統(tǒng)一處理。

2 結(jié) 果

如表1所示，五種成像儀中，UVP的分辨率較低，鏡頭最??；Bio-rad及DNR不能采集熒光信號，Azure分辨率最高，GE各方面較均衡。

如圖1，利用靈敏度測試板進行ECL化學(xué)發(fā)光，分別運用以下幾種條件：3*3 2min, Azure ；4*4 2min, Azure；Super 2min, GE；2min, Bio-rad；2min, DNR；5min, DNR，其中Azure成像儀在Chemi HR410條件下均可采集到較清晰的圖像，但以4*4放大和 2min曝光時，圖像更加清晰。GE、Bio-rad及DNR也在曝光時間2min時采集到圖像，但以GE成像系統(tǒng)采集到的圖像最清晰。DNR曝光5min時，采集到的圖像背景較深。

如圖2，我們選擇綠色熒光鼠檢測成像系統(tǒng)的熒光檢測敏感性，分別進行熒光鼠的俯臥及仰臥位的大體照相，隨后處死熒光鼠，取小鼠心、肝、脾、肺、腎、腦、胃、腸及大腿骨照相發(fā)現(xiàn)，Bio-rad、 DNR及UVP三種成像系統(tǒng)無法采集熒光信號，Azure及GE在心、肺、腎、腦、胃、腸及大腿骨中均能夠采集到熒光信號，Azure未采集到肝和脾的熒光信號，而GE成功采集到信號，且GE圖像的熒光強度明顯高于Azure成像系統(tǒng)，原因可能是GE配備的光源功率較大。

圖1 不同曝光條件下靈敏度測試板ECL化學(xué)發(fā)光的圖像采集

圖2 GE及Azure成像儀綠色熒光鼠熒光信號采集

表1 五種凝膠成像儀的技術(shù)指標(biāo)

3 討 論

蛋白質(zhì)，DNA及RNA均需要通過數(shù)字成像系統(tǒng)采集圖像；水平電泳及垂直電泳最后都需要進過圖像采集才能獲得最終結(jié)果；western-blot及蛋白免疫熒光也必須使用數(shù)字成像系統(tǒng)，數(shù)字成像系統(tǒng)是實驗室不可或缺的儀器。國內(nèi)實驗室的化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)多用國外公司生產(chǎn)的，本研究選取國外的五種化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)，比較五種成像儀的圖像質(zhì)量及光敏感性。

Bio-rad、 DNR及UVP這三種成像儀是國內(nèi)實驗室應(yīng)用比較廣的凝膠成像系統(tǒng)，其中UVP(Chemi HR410)的冷CCD分辨率較低，光圈較小，經(jīng)過兩min曝光后，圖像質(zhì)量較差，背景較深，不利于圖像灰度值分析。而Bio-rad(ChemiDoc XRS+)、 DNR(MF-ChemiBis 3.2)在靈敏度測試板檢測中，兩min曝光后，低蛋白濃度時，圖像質(zhì)量較差，可能需要增加曝光時間，但DNR曝光時間增加到5min后，出現(xiàn)較強的背景，同樣不利于結(jié)果分析。免疫熒光法檢測蛋白表達量是一種比較常用的試驗方法，但這三種儀器未配備激發(fā)綠色熒光的模塊，無法采集熒光信號。

本研究利用靈敏度測試板進行ECL化學(xué)發(fā)光及熒光信號檢測比較成像儀化學(xué)發(fā)光及熒光的敏感性及成像效果。GE(LAS 4010)使用富士超級CCD芯片，該芯片以分辨率、感光度和動態(tài)范圍平衡為主，可達到600萬的記錄像素，所以GE(LAS 4010)對化學(xué)發(fā)光的敏感性較高，但價格比較昂貴。Azure是一種新近研究出的化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)，使用了很多新技術(shù)，價格較為合適，配置比較高，且該儀器對光的敏感性較其他儀器高，同時可以用于熒光信號的采集，由于這種儀器在本實驗室僅為試用，其他實驗未能使用該儀器，但就已有的結(jié)果顯示Azure成像儀性價比較高。GE及Azure成像儀也可以用于DNA、RNA及蛋白質(zhì)的考馬氏亮藍染色。Azure C500還配備了2個近紅外激光器，可以進行雙近紅外熒光Western檢測，這是其他產(chǎn)品不能做到的。

[1] 徐小燕,邢亞楠, 等. 凍結(jié)破碎法提取組織蛋白方法初探[J].中國醫(yī)科大學(xué)學(xué)報, 2010, 39(5):336～339.

[2] 趙爽，勾文峰，宗志宏，等. 電動凍結(jié)破碎提取組織蛋白和RNA的實驗觀察[J].臨床與實驗病理學(xué)雜志, 2014, 5: 576～578.

國家自然科學(xué)基金，(編號：81172371；81472544)

1006-6233(2017)02-0343-04

A 【doi】10.3969/j.issn.1006-6233.2017.02.054

實驗研究