超乎想象的新技术：活细胞化学发光检测

　　化学发光探针（chemiluminescent probes）是最敏感的DNA序列诊断工具，常用在犯罪现场分析和免疫诊断。

　　想必大家都见过荧光棒或者萤火虫吧？它们发光的过程就是化学发光（chemiluminescent，CL）。目前，这些原理已经应用于犯罪现场的血液探测和测定不同生物样品组分的浓度的科学研究和临床诊断。

　　最近《ACS Central Science》介绍了一种新型非酶促CL探针，这种探针在水中有着更好的表现，比鲁米诺（luminol）亮3000倍（如图左），与其他化学发光系统（如吖啶酯系统、草酸酯系统、鲁米诺系统）不同，这种新型CL探针可直接用于细胞实验。

　　在酶活测定和分析物浓度测定领域，拥有着优越信噪比的CL assay是最敏感的测定方法之一。因此，CL探针广泛应用于免疫测定、核酸分析、甚至体内外的活性氧（ROX）检测。

　　大多数的CL探针在接触氧化剂后才能产生光发射。这类探针往往通过氧化步骤形成不稳定的过氧化物（激发态的中间体），再迅速发射光子，释放能量回到稳定基态。常见的化学发光底物（如鲁米诺和草酸酯）都需要通过这种氧化机制被激活。但是，在分子转移过程中存在能量损失，因此发光较弱，并且这些系统内的另外两种信号放大材料，荧光团（fluorophore）和表面活性剂（substance），尤其是表面活性剂不具有生命相容性，因此无法在活细胞内进行检测。

　　瑞士日内瓦大学生物成像中心的Doron Shabatt和同事提出，通过重新排列现有探针的电子结构或许能改善探针的固有荧光，从而创建一个新的、单一组分的发光系统，使CL assay应用于更多领域。

　　研究人员测试了常见的发光分子的各种变体结构的发光效果。Doron Shabatt和同事们发现，简单地增加2个关键原子就能获得更亮的报告光强。并且，这种特殊的分子无毒害性，适合直接用于活细胞检测。他们把它称作adamantylidene–dioxetane（A-D），该化合物是已知的唯一一个含有稳定二氧杂环丁烷（dioxetane）结构的化学发光探针，因此，该探针无需氧化步骤来触发CL。

　　基于A-D，研究人员开发了感测器检测了几个生物相关的化学物质。他们还使用A-D测试了几种酶的活性，并直接显微镜下观察了细胞内的酶活。过去，我们必须通过基因工程手段来实现的活细胞内的荧光观察。现在，借助这种强有力的方法，制备更高效化学发光感测器，科学家们可以以前所未有的便捷和高灵敏度方式，检测和观察各种细胞活性和分析物的变化。