萤火虫光产生了检测细胞变化的传感器

在巴西圣卡洛斯联邦大学Sorocaba校区发现的编码萤火虫酶的基因，已经产生了一种能够检测哺乳动物细胞pH值变化的生物传感器，这可能有助于研究疾病和评估候选药物的毒性

随着结缔组织中最常见的细胞类型成纤维细胞酸度的降低，来自Amydetes vivianii物种的萤光素酶的颜色从蓝绿色变为黄色和红色。它具有很高的强度和稳定性，这是研究小组测试的其他萤光素酶所没有达到的

该研究发表在《生物传感器》杂志上

萤光素酶是在生物发光生物体中发现的酶，通过氧化萤光素产生光，萤光素是一种在这个过程中也必须存在的化合物。目前正在研究的萤光素酶来自该研究的协调员之一、UFSCar生物化学和生物发光技术实验室的协调员Vadim Viviani于2006年发现的一种物种。该酶是由他的研究小组于2011年克隆的。

“在细胞内，pH值的变化可以指示稳态、增殖和细胞死亡等过程。例如，我们的技术有可能研究疾病或药物毒性，”圣保罗天主教大学医学与健康科学学院（PUC-SP）索罗卡巴校区这篇文章的第一作者Vanessa Bevilaqua指出

这项工作是在UFSCar的Viviani和PUC-SP的Eliana Duek协调的实验室中进行的。

该小组测试的其他萤光素酶在哺乳动物细胞功能的36°C温度下产生的红光颜色变化较小

Viviani解释说：“新的萤光素酶已经过修饰，可以在哺乳动物细胞中更好地表达。除了具有更宽的光色变化范围外，它还具有更大的稳定性，并提供更强的发光[强度]。该技术无毒，不依赖于外部光源，就像荧光一样，荧光是另一种利用光研究细胞的方法。”

除了用光电探测相机捕捉生物发光图像外，该小组的测试还允许用智能手机相机拍摄哺乳动物细胞中萤光素酶发出的光

在最初的30分钟里，光芒很强烈，然后开始消退。虽然较弱，但它持续了至少12个小时，尽管它只能用先进的光电探测设备探测到

Viviani补充道：“有了这个，就有可能利用光的颜色来指示细胞内的pH值，包括人类细胞，并推断是否存在细胞压力或与酸度相关的其他影响。这是前所未有的，也是我们完全在巴西开发的。”

这项工作是Viviani协调的“开发用于免疫测定、环境分析和生物成像的生物发光输入”项目的一部分

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在之前的研究中，研究人员已经开发出使用另一种萤火虫Macrolampis属的萤光素酶来指示细菌细胞的pH值

然而，当在哺乳动物细胞中进行测试时，Macrolampis萤光素酶发出的生物发光非常红，随着pH值的变化变化变化很小，在36°C以上缺乏稳定性，降低了这种细胞类型所需的功效

在大流行期间，Viviani的团队还开发了一种免疫测定法，以检测新冠肺炎，该免疫测定法基于活体Amydetes Viviani的荧光素酶，当与SARS-CoV-2抗体接触时会发光。

随着这项工作的完成，由UFSCar教授领导的实验室也获得了对哺乳动物细胞进行生物发光测试的能力，该实验室已经拥有独特的生物发光研究和应用基础设施

这将使其能够利用这种荧光素酶进行新的研究，并测试实验室收藏的其他荧光素酶，研究人员30多年来主要从巴西昆虫中收集了这些荧光素酶

Bevilaqua总结道：“随着这一发展，我们开辟了一系列可能性，从药物和化妆品毒性的生物测定到生物材料对人体细胞的影响，甚至研究癌症细胞的新方法。” More information: Vanessa R. Bevilaqua et al, Selection and Engineering of Novel Brighter Bioluminescent Reporter Gene and Color- Tuning Luciferase for pH-Sensing in Mammalian Cells, Biosensors (2025). DOI: 10.3390/bios15010018