博清生物荧光计在细胞功能研究荧光报告基因定量检测中的应用研究

Aug,03,2026 << Return list

YQG-01X开盖.png

细胞功能稳态依赖复杂精密的基因转录调控网络。荧光报告基因检测技术将目标调控元件(启动子、增强子、3'UTR 序列)与报告基因偶联,报告基因表达产生荧光蛋白(EGFP、mCherry)或荧光素酶,荧光信号强度直接对应基因转录水平,现已成为体外细胞功能研究的经典技术平台,广泛应用于信号通路机制探究、转录因子结合活性分析、非编码 RNA 靶基因验证、小分子药物细胞活性筛选等方向。

当前实验室主流报告基因检测方案分为两类:微孔板多功能酶标仪与微量荧光检测仪。多功能酶标仪通量高、适合大规模高通量筛选,但设备体积庞大、购置维护成本高,小型课题组小规模预实验样本检测成本较高;进口微量荧光检测仪垄断市场,采购周期长。因此,兼具高灵敏度、低成本、便携化、适配微量样本的国产荧光定量设备具有重要应用价值。

博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计针对微量生物样本荧光定量场景优化光学光路与信号降噪算法,支持 1–20 μL 微量样本检测,兼容常规 PCR 反应管,双通道独立检测模式可满足单荧光报告、双荧光并行检测需求。

一、材料与方法

(一)实验材料

人胚肾 HEK293T 细胞;pEGFP-N1 报告质粒、pGL3-Basic 萤火虫荧光素酶质粒、pRL-TK 海肾荧光素酶内参质粒;脂质体转染试剂;细胞基础培养基、胎牛血清、PBS 缓冲液、细胞裂解液;荧光定量校准试剂盒;博清生物荧光计(YQG-01X);恒温细胞培养箱、超净工作台、高速离心机。

(二)细胞培养与质粒转染

HEK293T 细胞使用完全培养基于37℃、5% CO培养。细胞铺板培养至汇合度70%左右,分别开展两组转染实验:

1、EGFP 单荧光报告组:转染 pEGFP-N1 质粒,设置未转染空白细胞对照组;

2、双荧光素酶报告组:共转染 pGL3 启动子报告质粒 + pRL-TK 内参质粒,设置阴性空载对照组。

转染 6 h 更换新鲜培养基,按需给予刺激药物处理,继续培养 24 h 收集细胞样本。

(三)样本前处理

弃去细胞培养基,预冷 PBS 洗涤细胞 2 次,去除血清与培养基自发荧光干扰;加入细胞裂解液室温振荡充分裂解,收集裂解产物,12000 r/min 离心 5 min,吸取上清,冰上避光保存备用。

(四)荧光检测方案(博清生物荧光计)

吸取1–15μL细胞裂解上清加入PCR管,放置于博清生物荧光计样品槽。

EGFP 检测:激发波长485nm,发射波长520 nm,读取相对荧光单位RFU;

双荧光素酶检测:依次加入底物试剂,分别检测萤火虫荧光信号与海肾内参荧光信号。

仪器自动扣除空白本底,每组样本设置 3 个生物学重复、3 次技术重复。

线性范围验证:梯度稀释阳性细胞裂解上清,绘制荧光信号 - 样本浓度标准曲线,计算线性相关系数R²;重复性实验利用同一细胞裂解上清连续8次上机检测,计算相对标准偏差RSD。

二、实验结果与分析

(一)仪器基线稳定性与背景抑制

空白裂解液样本连续检测结果显示,博清生物荧光计本底荧光信号稳定,波动幅度极低。仪器内置光学滤波系统有效滤除细胞裂解液、缓冲液带来的杂散光与自发荧光,显著降低背景干扰,适合检测转染效率偏低、报告基因弱表达的细胞样本。

(二)荧光信号定量线性关系

细胞阳性裂解上清梯度稀释检测结果表明:在较宽浓度区间内,荧光信号强度与样本浓度呈现良好线性相关性(R²>0.997)。博清生物荧光计动态范围充足,既能检测高表达报告基因强荧光样本,也可精准捕捉低转录活性条件下微弱荧光信号,满足不同细胞模型的定量需求。

(三)检测重复性评价

同一份细胞裂解上清连续 8 次重复检测,RFU 值相对标准偏差 RSD<2.2%;生物学平行样本组间数据离散程度小。对比同类进口微量荧光设备,博清生物荧光计重复性指标达到同等水平,保证细胞功能实验数据可靠性,减少假阳性与实验重复次数。

(四)细胞功能研究样本实测结果

EGFP 报告基因模型:转染组荧光信号显著高于未转染空白对照组(P<0.001);药物抑制组 EGFP 荧光水平显著下调,仪器可清晰区分各组转录表达差异。

双荧光素酶启动子活性实验:经启动子激活剂处理后,萤火虫/海肾荧光比值显著上升;空载对照组无明显荧光响应。博清生物荧光计能够准确量化转录元件活性变化,有效区分激活/抑制效应,适用于转录因子 - 启动子互作、信号通路调控机制研究。

三、讨论

荧光报告基因实验是细胞功能研究不可或缺的手段,但实验痛点十分突出:原代细胞、难转染细胞获得的裂解上清体积有限;部分通路调控仅引起转录水平微弱变化,对仪器灵敏度要求高。大型微孔板酶标仪虽然通量高,但不适合少量样本快速预实验,设备占用实验室空间,使用门槛高。

本研究证实博清生物荧光计多项特性适配报告基因检测场景:

第一,微量样本兼容,最低仅需1μL上清,极大节约珍贵细胞裂解样品;

第二,光路优化与数字降噪算法有效压低背景,适合弱信号检测;

第三,设备小型便携,开机快速稳定,无需长时间预热,支持样本随到随测,非常适合课题组日常小规模预实验、条件摸索;

第四,通用 PCR 管作为耗材,无需专用检测比色杯,降低长期实验成本;双通道设计支持单荧光、双报告并行检测,兼容荧光蛋白与荧光素酶两大主流报告体系。

同时本研究也发现适用边界:博清生物荧光计为单通道上机检测,更加适合中小规模样本;超高通量药物筛选工作仍建议搭配微孔板读板机。两者可以形成互补:利用该荧光计完成载体构建、转染条件、药物浓度梯度预实验,优化实验条件后再开展高通量筛选,提升整体实验效率。

在应用拓展层面,除经典启动子活性分析、miRNA靶标验证外,该设备还可延伸用于:细胞应激反应报告基因检测、炎症通路荧光报告细胞模型定量、基因递送载体转染效率评估、CRISPR 基因编辑后基因表达报告系统检测等细胞功能课题。随着国内生命科学国产仪器持续发展,博清生物荧光计可为高校实验室、科研院所、生物医药企业提供国产化替代方案。

博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计可稳定、精准完成细胞荧光报告基因的微量荧光定量检测,线性范围宽、检测重复性优良,能够有效量化不同干预条件下细胞内报告基因表达水平,准确反映细胞基因转录与功能状态。仪器微量进样、操作便捷、耗材通用,完美匹配细胞功能研究中荧光蛋白、双荧光素酶报告基因检测需求,是细胞转录调控、信号通路、基因互作研究可靠的国产荧光定量平台,具备广阔的实验室推广价值。