生物发光在生物技术及其他领域的应用

使用基于生物发光的读数来检测各种分析物水平。Christopoulos 及其同事报告了该领域的一些最早工作，利用水母发光蛋白或萤火虫荧光素酶作为光蛋白。该表达免疫分析使用Flux编码DNA片段作为标记，并报告了前列腺特异性抗原 （PSA）的检测限低至1pM。

Fluc和Rluc生物发光最常见的应用之一是它们作为报告基因，用于研究原核和真核细胞以及系统中的基因表达。最近一个值得关注的例子是使用基于荧光素酶的测定来确定病毒的感染性，例如不同宿主细胞类型中的各种冠状病毒。这种检测还用于确定SARS-Cov-2冠状病毒和在蝙蝠中发现的密切相关的RaTG13冠状病毒都可以成功感染人类细胞以产生子病毒。

基于生物发光方法的最成熟应用之一是分析和确定蛋白质之间的相互作用。该领域使用的两种主要技术是利用NanoBRET技术的生物发光共振能量转移分析 （BRET）、以及分裂荧光素酶系统。

基于生物发光的检测通常用于药物发现，特别是针对细菌、病毒或寄生虫等传染性病原体。相关基因、蛋白质、酶或病原体与荧光素酶基因一起编码，在荧光素存在的情况下，无论是否存在药物靶点，通过样品的光输出，确定病原体复制和荧光素酶同时表达的情况。

在分子水平上生物发光成像具有特殊的灵敏度和特异性，这使得它特别适用于小型哺乳动物的体内成像。最初的研究描述了皮下肿瘤和基因表达的监测，但最近的工作集中在更深的肿瘤和具有挑战性的目标成像上，例如在移动动物的大脑中用新型红移和明亮的荧光素-荧光素酶对成像。通过对感兴趣的细胞进行基因修饰，以包含产生荧光素酶的基因，然后将这些细胞注射到小型哺乳动物体内并进行追踪。虽然真核细胞通常用Fluc、Rluc 或 Nluc突变体进行基因标记，但细菌细胞经过基因修饰，加入细菌生物发光的LUX密码子，然后使用冷却的电荷耦合器件相机记录光输出，这样可以实时监测体内过程，无需牺牲动物。

生物发光成像也被有效地用于体外和体内传染病的成像。在有无治疗方法的情况下，基因改良的生物发光病原体，如细菌、寄生虫、病毒和真菌，设计好并在体内和体外进行监测，以测试其有效性。生物发光输出已被证明与感染负荷相关