化学发光数字成像系统敏感性及图像质量的比较分析

赵 爽, 杨雪峰， 丁晓青， 申道福， 罗俊生， 郑华川

(辽宁省本溪市盛京医院实验中心，辽宁 本溪 117004)

化学发光数字成像系统敏感性及图像质量的比较分析

赵 爽, 杨雪峰， 丁晓青， 申道福， 罗俊生， 郑华川

(辽宁省本溪市盛京医院实验中心，辽宁 本溪 117004)

目的：比较五种成像系统对荧光和化学发光的敏感度及其图像质量。方法：运用标准板及绿色荧光鼠的图像采集比较五种成像系统对荧光的敏感度及图像质量。结果： ECL化学发光灵敏度测试及绿色荧光敏感性检测均发现Azure和GE较其他三种成像系统的检测时间短，图像质量优。 结论：五种成像仪中，GE的光敏感性最高，图像质量好。Azure的光敏感性次之，图像质量较好，但性价比较高。

化学发光成像; 绿色荧光

随着肿瘤分子生物学研究的不断深入，检测肿瘤组织中基因编码mRNA和蛋白表达有助于揭示肿瘤发生、分子机制演进机理及寻找相关分子标志物。我们可以利用RT-PCR检测肿瘤组织中转录组改变，利用蛋白免疫印迹法(Western blot)检测肿瘤组织中蛋白表达改变。蛋白质的研究在肿瘤学研究中占据着很重要的地位，所以稳定且高敏感性的数字成像系统有助于蛋白质的研究。本研究小组比较了GE、Azure、Bio-rad、DNR及UVP五种数字成像系统的光敏感性及图像质量的差别，这几种数字成像系统在国内应用比较广范。运用标准板及绿色荧光鼠的图像采集比较五种成像系统对荧光的敏感度及图像质量。

1 材料与方法

1.1 实验试剂和仪器：凝胶成像仪(美国UVP(Chemi HR410)，GE(LAS 4010)、Azure(C500)、Bio-rad(ChemiDoc XRS+)、DNR(MF-ChemiBis 3.2))。

1.2 实验动物：SPF级绿色荧光鼠10只，雌雄不限，体重约20g(由医科大学实验动物部提供)。动物饲养在辽宁医学院实验动物部SPF级动物室，每4只老鼠在一个笼子里饲养，饲喂标准啮齿类动物饲料和水，室温为24℃左右，12h间隔循环照明。动物操作规程遵守辽宁医学院实验动物使用和管理规定。绿色荧光鼠的荧光信号为Azure试用期间，选取一只雄性绿色荧光鼠，适量10%水合氯醛麻醉，分别在Azure及GE成像系统采集俯卧位及仰卧位的大体图像，曝光时间为15s。处死小鼠后，取出心、肝、脾、肺、肾、脑、胃、肠及大腿骨。同样在Azure及GE成像系统采集各器官的荧光信号，曝光时间为5s。

1.3 灵敏度测试板ECL化学发光的图像采集：由于本实验室只有GE及UVP成像仪，其他的成像仪无法使用上述方法检测，只能利用灵敏度测试板请求其他实验室协助采集。曝光条件为：3*3 2min, Azure ；4*4 2min, Azure；Super 2min, GE；2min, Bio-rad；2min, DNR；5min, DNR，通过上述曝光条件采集图像后统一处理。

2 结 果

如表1所示，五种成像仪中，UVP的分辨率较低，镜头最小；Bio-rad及DNR不能采集荧光信号，Azure分辨率最高，GE各方面较均衡。

如图1，利用灵敏度测试板进行ECL化学发光，分别运用以下几种条件：3*3 2min, Azure ；4*4 2min, Azure；Super 2min, GE；2min, Bio-rad；2min, DNR；5min, DNR，其中Azure成像仪在Chemi HR410条件下均可采集到较清晰的图像，但以4*4放大和 2min曝光时，图像更加清晰。GE、Bio-rad及DNR也在曝光时间2min时采集到图像，但以GE成像系统采集到的图像最清晰。DNR曝光5min时，采集到的图像背景较深。

如图2，我们选择绿色荧光鼠检测成像系统的荧光检测敏感性，分别进行荧光鼠的俯卧及仰卧位的大体照相，随后处死荧光鼠，取小鼠心、肝、脾、肺、肾、脑、胃、肠及大腿骨照相发现，Bio-rad、 DNR及UVP三种成像系统无法采集荧光信号，Azure及GE在心、肺、肾、脑、胃、肠及大腿骨中均能够采集到荧光信号，Azure未采集到肝和脾的荧光信号，而GE成功采集到信号，且GE图像的荧光强度明显高于Azure成像系统，原因可能是GE配备的光源功率较大。

图1 不同曝光条件下灵敏度测试板ECL化学发光的图像采集

图2 GE及Azure成像仪绿色荧光鼠荧光信号采集

表1 五种凝胶成像仪的技术指标

3 讨 论

蛋白质，DNA及RNA均需要通过数字成像系统采集图像；水平电泳及垂直电泳最后都需要进过图像采集才能获得最终结果；western-blot及蛋白免疫荧光也必须使用数字成像系统，数字成像系统是实验室不可或缺的仪器。国内实验室的化学发光成像系统多用国外公司生产的，本研究选取国外的五种化学发光成像系统，比较五种成像仪的图像质量及光敏感性。

Bio-rad、 DNR及UVP这三种成像仪是国内实验室应用比较广的凝胶成像系统，其中UVP(Chemi HR410)的冷CCD分辨率较低，光圈较小，经过两min曝光后，图像质量较差，背景较深，不利于图像灰度值分析。而Bio-rad(ChemiDoc XRS+)、 DNR(MF-ChemiBis 3.2)在灵敏度测试板检测中，两min曝光后，低蛋白浓度时，图像质量较差，可能需要增加曝光时间，但DNR曝光时间增加到5min后，出现较强的背景，同样不利于结果分析。免疫荧光法检测蛋白表达量是一种比较常用的试验方法，但这三种仪器未配备激发绿色荧光的模块，无法采集荧光信号。

本研究利用灵敏度测试板进行ECL化学发光及荧光信号检测比较成像仪化学发光及荧光的敏感性及成像效果。GE(LAS 4010)使用富士超级CCD芯片，该芯片以分辨率、感光度和动态范围平衡为主，可达到600万的记录像素，所以GE(LAS 4010)对化学发光的敏感性较高，但价格比较昂贵。Azure是一种新近研究出的化学发光成像系统，使用了很多新技术，价格较为合适，配置比较高，且该仪器对光的敏感性较其他仪器高，同时可以用于荧光信号的采集，由于这种仪器在本实验室仅为试用，其他实验未能使用该仪器，但就已有的结果显示Azure成像仪性价比较高。GE及Azure成像仪也可以用于DNA、RNA及蛋白质的考马氏亮蓝染色。Azure C500还配备了2个近红外激光器，可以进行双近红外荧光Western检测，这是其他产品不能做到的。

[1] 徐小燕,邢亚楠, 等. 冻结破碎法提取组织蛋白方法初探[J].中国医科大学学报, 2010, 39(5):336～339.

[2] 赵爽，勾文峰，宗志宏，等. 电动冻结破碎提取组织蛋白和RNA的实验观察[J].临床与实验病理学杂志, 2014, 5: 576～578.

国家自然科学基金，(编号：81172371；81472544)

1006-6233(2017)02-0343-04

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

实验研究