化學發光數字成像系統敏感性及圖像質量的比較分析

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院實驗中心，遼寧 本溪 117004)

化學發光數字成像系統敏感性及圖像質量的比較分析

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院實驗中心，遼寧 本溪 117004)

目的：比較五種成像系統對熒光和化學發光的敏感度及其圖像質量。方法：運用標準板及綠色熒光鼠的圖像采集比較五種成像系統對熒光的敏感度及圖像質量。結果： ECL化學發光靈敏度測試及綠色熒光敏感性檢測均發現Azure和GE較其他三種成像系統的檢測時間短，圖像質量優。 結論：五種成像儀中，GE的光敏感性最高，圖像質量好。Azure的光敏感性次之，圖像質量較好，但性價比較高。

化學發光成像; 綠色熒光

隨著腫瘤分子生物學研究的不斷深入，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生、分子機制演進機理及尋找相關分子標志物。我們可以利用RT-PCR檢測腫瘤組織中轉錄組改變，利用蛋白免疫印跡法(Western blot)檢測腫瘤組織中蛋白表達改變。蛋白質的研究在腫瘤學研究中占據著很重要的地位，所以穩定且高敏感性的數字成像系統有助于蛋白質的研究。本研究小組比較了GE、Azure、Bio-rad、DNR及UVP五種數字成像系統的光敏感性及圖像質量的差別，這幾種數字成像系統在國內應用比較廣范。運用標準板及綠色熒光鼠的圖像采集比較五種成像系統對熒光的敏感度及圖像質量。

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(由醫科大學實驗動物部提供)。動物飼養在遼寧醫學院實驗動物部SPF級動物室，每4只老鼠在一個籠子里飼養，飼喂標準嚙齒類動物飼料和水，室溫為24℃左右，12h間隔循環照明。動物操作規程遵守遼寧醫學院實驗動物使用和管理規定。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化學發光的圖像采集：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一處理。

2 結 果

如表1所示，五種成像儀中，UVP的分辨率較低，鏡頭最小；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化學發光，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、腸及大腿骨照相發現，Bio-rad、 DNR及UVP三種成像系統無法采集熒光信號，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，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化學發光的圖像采集

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指標

3 討 論

蛋白質，DNA及RNA均需要通過數字成像系統采集圖像；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果；western-blot及蛋白免疫熒光也必須使用數字成像系統，數字成像系統是實驗室不可或缺的儀器。國內實驗室的化學發光成像系統多用國外公司生產的，本研究選取國外的五種化學發光成像系統，比較五種成像儀的圖像質量及光敏感性。

Bio-rad、 DNR及UVP這三種成像儀是國內實驗室應用比較廣的凝膠成像系統，其中UVP(Chemi HR410)的冷CCD分辨率較低，光圈較小，經過兩min曝光后，圖像質量較差，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，出現較強的背景，同樣不利于結果分析。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化學發光及熒光信號檢測比較成像儀化學發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、感光度和動態范圍平衡為主，可達到600萬的記錄像素，所以GE(LAS 4010)對化學發光的敏感性較高，但價格比較昂貴。Azure是一種新近研究出的化學發光成像系統，使用了很多新技術，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，這是其他產品不能做到的。

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

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

國家自然科學基金，(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