做活体成像的科研人员，大多被这三个问题困扰过——信号弱、背景高、穿透浅。这些痛点直接影响实验数据的可靠性与研究进度。

爱必信活体成像系列荧光染料，针对上述问题提供完整解决方案，兼具操作简便、无辐射、实时动态、高分辨率、生物相容性好等优势。

作为“避坑三部曲”开篇，本文聚焦生物发光底物，结合高分文献案例，讲清楚：常规深度用什么？深层组织怎么选？双报告体系如何搭配？

生物发光底物依托荧光素酶特异性催化反应发光，背景极低、信噪比高，是活体无创成像、肿瘤监测、基因示踪的核心工具。下面逐一拆解三款核心产品的特点与适用场景。

一、D-Luciferin potassium（D-荧光素钾盐，abs42075819）

适用场景：常规深度肿瘤成像、基因表达示踪——活体成像的“标准配置”

核心原理：萤火虫荧光素酶（Firefly luciferase）特异性底物，在荧光素酶、ATP、Mg²⁺共同作用下发生特异性氧化发光反应，发射黄绿色荧光，发光强度与荧光素酶表达量、活细胞数量呈严格正相关，可精准定量监测体内靶细胞增殖、转移趋势。

基础参数：CAS：115144-35-9；分子式：C11H7N2O3S2•K；分子量318.41；纯度：＞98%；发射峰约560 nm；发光信号稳定、特异性极强、无自发荧光干扰。

动物实验方案：主要用于基因编辑后表达荧光素酶的大小鼠肿瘤模型，监测肿瘤生长、侵袭及转移过程。以无菌的DPBS（abs970，w/o Mg2+、Ca2+）配制30 mg/mL工作液，建议现配现用。小鼠采用腹腔注射给药，标准剂量150 mg/kg；注射后10–15分钟信号达峰值，信号持续约20–30分钟（不同品系、肿瘤负荷下峰值时间可能浮动，建议预实验确定）。

应用范例：中山大学团队在 Cellular & Molecular Immunology（IF=19.8）研究中[1]，利用爱必信D-荧光素钾盐（150 mg/kg，abs42075819）对GL261-Luc原位胶质瘤模型进行动态成像，成功追踪了肿瘤的实时进展（图1）。进一步联合溶瘤病毒M1与抗PD-1治疗，成像结果显示联合治疗显著抑制了颅内肿瘤生长，延长了小鼠生存期。研究表明，D-荧光素钾盐可为颅内肿瘤模型的疗效评估提供精准、可靠的定量成像依据。

图1 GL261-Luc原位胶质瘤活体成像。荷瘤小鼠于第13、17、20天腹腔注射D-荧光素钾盐（150 mg/kg）后采集信号，发光信号随时间显著增强，反映肿瘤进展。

二、AkaLumine hydrochloride（AkaLumine盐酸盐，abs828673）

适用场景：深层组织（肺、脑、骨）成像——穿透深度不足时的“升级方案”

核心原理：AkaLumine hydrochloride（也称TokeOni）是D-荧光素的合成类似物，为萤火虫荧光素酶（Firefly luciferase）特异性底物。其与荧光素酶、ATP、Mg²⁺反应后发射近红外（NIR）光，发光峰值位于670–680 nm，较D-荧光素（~562 nm）发生约115 nm的红移。因近红外光处于“光学窗口”波段，不易被水和血红蛋白吸收，组织穿透深度显著优于传统D-荧光素。发光强度与荧光素酶表达量、活细胞数量呈正相关，可精准定量监测深层组织内靶细胞的增殖、转移及动态变化。

基础参数：CAS：2558205-28-8；分子式：C16H19ClN2O2S；分子量338.85；纯度：98%；发光峰值670–680 nm；与重组Fluc蛋白的Km为2.06 μM；水溶性优异（>10 mg/mL），以盐酸盐形式提供，较其游离碱形式（~0.2 mg/mL）溶解度提高50倍以上。

动物实验方案：主要用于深层组织肿瘤成像（如肺转移、骨转移）、脑科学研究、干细胞/免疫细胞体内示踪等对成像深度和灵敏度要求较高的活体成像实验。AkaLumine hydrochloride可直接溶于水或生理盐水中使用。小鼠给药方式可选择腹腔注射或静脉注射：文献报道腹腔注射剂量为50 mg/kg（溶于生理盐水）或30 mM浓度；静脉注射剂量为75 nmol/g体重。建议现配现用。注射后30分钟内完成动态成像采集。注意事项：AkaLumine hydrochloride与天然萤火虫荧光素酶（Fluc）可正常反应，但若与经过专门改造的荧光素酶AkaLuc配合使用（即AkaBLI系统），信号强度可实现100到1000倍的提升。该产品可穿透血脑屏障，适用于脑内成像研究。

应用范例：该产品的核心性能优势在 Kuchimaru 等人发表于 Nature Communications 的研究中得到充分验证[2]。在 LLC/luc 皮下肿瘤模型中，AkaLumine hydrochloride（3.3 mM）的发光信号较 D-荧光素（33 mM）增强 40 倍以上，且低浓度下即达信号峰值，底物利用效率显著更高（图 2）。在肺转移模型中，AkaLumine hydrochloride 对深层转移灶的检测灵敏度较 D-荧光素提升 8.1 倍（图 3）。此外，其血清半衰期约 40 分钟，信号动力学稳定，便于定量分析。以上特性使 AkaLumine hydrochloride 成为深层组织成像与转移灶追踪的理想工具。

图2 同一小鼠皮下肿瘤在 D-荧光素和 AkaLumine hydrochloride 注射后的发光图像。

图3肺转移小鼠在注射 D-荧光素和 AkaLumine hydrochloride 后的发光图像。

三、Coelenterazine（腔肠素，abs816140）

适用场景：双报告基因内参、BRET蛋白互作、活体ROS检测——独立于Fluc体系的“技术备选”

核心原理：腔肠素是海洋发光生物（超75%）的天然荧光素，可作为海肾荧光素酶、Gaussia荧光素酶及水母发光蛋白等多种荧光素酶/光蛋白的特异性底物，在有氧条件下氧化发射蓝光（峰值450~480 nm；Aequorin体系~466 nm），无需ATP。同时可在酶非依赖性氧化体系中自发荧光，超氧阴离子和过氧化亚硝基阴离子可增强信号，用于ROS检测。适配BRET蛋白相互作用检测及双报告基因成像。

基础参数：CAS：55779-48-1；分子式：C26H21N3O3；分子量423.46；纯度：98%；激发/发射波长429 /466 nm（Aequorin体系）；溶于乙醇（1 mg/mL）。

动物实验方案：适配大小鼠活体成像，腹腔或静脉注射，剂量2~10 mg/kg，用于基因表达示踪及ROS检测。水溶性低，需先以无水乙醇配母液，再用不含Ca²⁺/Mg²⁺的PBS稀释至工作浓度，现配现用，避免过夜。不建议冷冻保存乙醇母液，低温下高能量结构易降解导致荧光减弱。干燥粉末密封、惰气保护下-20℃避光干燥保存。

应用范例：在基底样三阴性乳腺癌（B-TNBC）的研究中，Volk-Draper等[3]利用腔肠素作为海肾荧光素酶（Rluc）底物，成功构建了可定量评估肿瘤生长和转移的活体成像模型。研究团队对稳定表达Rluc的HCC1806-RR细胞株荷瘤小鼠静脉注射腔肠素（2 mg/kg），5分钟后即可通过活体成像系统清晰检测到原位肿瘤及腹股沟淋巴结转移灶的生物发光信号（图4）。该研究证明，腔肠素/Rluc体系适用于浅表组织（如皮下肿瘤、浅表淋巴结）的活体成像，可精准追踪肿瘤进展与局部转移。对于深层组织（如肺、肝）的转移灶检测，建议采用离体组织匀浆后加底物测发光的方式进行定量分析。

图4 荷瘤小鼠静脉注射腔肠素（2 mg/kg）5分钟后采集生物发光信号，Rluc活性以伪彩色叠加于动物照片。黑色箭头示原位肿瘤，粉色箭头示腹股沟淋巴结转移灶，两者均呈强阳性信号。

四、选型速查表

产品	发射波长	适用深度	适配酶	核心场景
D-荧光素钾盐	~560 nm（可见光）	常规	Firefly Luciferase	皮下瘤、原位瘤、基因表达示踪
AkaLumine	670-680 nm（近红外）	深层	Fluc / AkaLuc	肺转移、脑成像、干细胞示踪
腔肠素	~466 nm（蓝光）	常规	Rluc / Gluc / Aequorin	双报告基因、BRET、ROS

五、系列小结与预告

本篇聚焦生物发光底物，帮您解决常规/深层活体成像中的定量与示踪难题。下一篇预告：深层成像“看不见”？近红外荧光染料与光热应用实战指南——DiR、MHI-148、CY7、ICG，谁才是你的“天选之染”？下周见。

引用文献：

[1]Han Y, Guo C, Chen C, et al. Oncolytic virus M1 reinvigorates CD8+ T-cell immunity against glioblastoma through B-cell-dependent antigen cross-presentation in the spleen. Cell Mol Immunol. 2026;23(4):349-366. doi:10.1038/s41423-026-01396-w

[2]Kuchimaru T, Iwano S, Kiyama M, et al. A luciferin analogue generating near-infrared bioluminescence achieves highly sensitive deep-tissue imaging. Nat Commun. 2016;7:11856. Published 2016 Jun 14. doi:10.1038/ncomms11856

[3]Volk-Draper LD, Rajput S, Hall KL, Wilber A, Ran S. Novel model for basaloid triple-negative breast cancer: behavior in vivo and response to therapy. Neoplasia. 2012;14(10):926-942. doi:10.1593/neo.12956

生物发光底物推荐

货号	品名	规格
abs42075819	D-荧光素钾盐	1g
abs42017259	D-荧光素钠盐	1g
abs816138	D-荧光素	10mg
abs828673	AkaLumine hydrochloride	5mg
abs816140	腔肠素	5mg