D-Luciferin (potassium salt)

D-Luciferin (potassium salt)是D-Luciferin（D-萤光素）的钾盐形式，是萤火虫萤光素酶的底物，用于生物发光成像。

体内可见光成像技术主要包括生物发光(bioluminescence)与荧光(fluorescence)成像两种技术。

其中生物发光是基于萤光素酶报告基因系统中萤光素酶的发光。萤光素酶是自然界中能够产生生物荧光的酶的统称，最常见的是萤火虫萤光素酶。编码萤光素酶的基因可以在体外转染到细胞染色体DNA上以表达萤光素酶。当细胞分裂和分化时, 萤光素酶也会得到持续稳定的表达。将标记好的细胞接种到实验动物体内，当腹腔或静脉注射相应的底物后，可迅速产生发光现象。萤光素酶基因广泛用作各种细胞中的报告基因。

萤光素酶的发光不需要激发光，但需要底物。萤光素酶在ATP和氧存在的条件下，催化底物发生氧化反应才可以发光。常见的萤光素酶有两种，分别是萤火虫萤光素酶（firefly luciferase，编码基因是luc）和海肾萤光素酶（Renilla luciferase，编码基因是Rluc）。二者的底物不一样，前者的底物是D-Luciferin，后者的底物是Coelenterazine。

D-Luciferin（D-萤光素）作为萤火虫萤光素酶的底物，当被萤光素酶催化氧化时，会在560 nm处产生化学发光。被广泛用于活体小鼠的无创成像[1]。萤光素、萤光素酶和萤火虫萤光素酶也经常被称作荧光素、荧光素酶和萤火虫荧光素酶。

有机阴离子转运蛋白1（OAT1）可作为d-萤光素（d-luc）转运蛋白，用于增强萤光素酶表达细胞的生物发光（BL）强度。在表达Pyrearinus termitilluminans萤光素酶的HEK293细胞（HEK293 / eLuc）中表达OAT1，d-luc的细胞内积累增加，生物发光显著增强[2]。2-羟丙基-β-环糊精（HPCD）结合d-萤光素，减少d-萤光素的细胞积累，干扰生物发光信号[3]。生物发光成像（BLI）裸鼠的D-萤光素皮下注射（SC）是腹膜内（IP）注射的一种方便有效的替代方法，特别是对于信号较弱和/或需要更高精确度的肿瘤。在注射后7分钟内，SC和IP途径在皮下，颅内，舌头和肺异种移植肿瘤模型中产生相似的发光。IP注射有时不可见肿瘤，而SC注射可可靠地观察所有肿瘤[4]。

References:

[1] Adams ST Jr, Miller SC. Beyond D-luciferin: expanding the scope of bioluminescence imaging in vivo. Curr Opin Chem Biol. 2014;21:112–120.

[2] Furuya T, Takehara I, Shimura A, et al. Organic anion transporter 1 (OAT1/SLC22A6) enhances bioluminescence based on d-luciferin-luciferase reaction in living cells by facilitating the intracellular accumulation of d-luciferin. Biochem Biophys Res Commun. 2018 Jan 15;495(3):2152-2157.

[3] Kumar JS, Miller Jenkins LM, Gottesman MM, et al. The Drug Excipient Cyclodextrin Interacts With d-Luciferin and Interferes With Bioluminescence Imaging. Mol Imaging. 2016;15:1536012115625225.

[4] Khalil AA, Jameson MJ, Broaddus WC, et al. Subcutaneous administration of D-luciferin is an effective alternative to intraperitoneal injection in bioluminescence imaging of xenograft tumors in nude mice. ISRN Mol Imaging. 2013;2013:689279.