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生物发光成像广泛用于细胞凋亡、蛋白质问的相互作用、免疫细胞的迁移、癌症及其药物的研究等多领域。最近几年。这种技术开始被用于干细胞的研究中，可在活体内观察干细胞的行为和生物学特性及其转归，可以准确得到活动物体内靶位置的十细胞在各个时间点的生存和分化情况，动态、全面地检测靶细胞在体内的转归过程，加速了干细胞在肿瘤、组织工程等领域中的研究，为干细胞的示踪提供了一个有效的手段。
1 胚胎干细胞
胚胎干细胞 (ECs) 是一种全能干细胞，具有自我更新和分化成各种类型细胞的能力。Feng等观察 EC-TF( 三重融合基冈标记的胚胎干细胞 fluc-mrfp 一ttk)移植到裸鼠的心肌，用 BLI 和PET进行比较监测。BLI信号在 1～4 周内不断增强，特别是在第 2～3 周，PET信号逐渐增高，与 BLI 结果呈相关性，直接表明了 ECs 在宿主心脏内的存活和增殖。Li等利用双报告基因 (Fluc-eGFP) 比较 4 周内 hECs( 人胚胎干细胞 ) 与hESC-ECs(人胚胎干细胞来源的内皮细胞 ) 在SCID小鼠体内的转归。BLI信号显示在移植的第 2 天。hESC-ECs-FLuc-eGFP表现了较强的信号，在随后的时间内逐渐减少。说明移植后的 ESC-ECs 细胞快速死亡：而 hECs-FLuc-eGFP 表现了不断增强的信号，形态学检测与 BLI 结果一致。说明 ECs 在体内快速扩增。BLI可用于纵向监测胚胎干细胞在实验动物活体内的生存和增殖。
2骨髓来源干细胞
2．1 造血干细胞
对造血干细胞的研究已有多年的历史，常规的实验需要牺牲大量的实验动物来观察不同时间点的造血于细胞在体内的转归，无法达到实时纵向监测移植物在活体内的动态迁移和归巢的全过程，丽活体示踪的方法可以动态、长期的观察造血干细胞。Cao等用荧光索酶标记的造血干细胞移植到辐射处理的小鼠体内，早期在脾脏和骨髓中发现了不连续的点状发光，而后点状发光不断扩大遍布全身。在该实验中，BLI提供了一个有力的方法评价造血干细胞在体内的生物学行为，监测造血干细胞在活体内的迁移与分布的过程。
2．2 非造血干细胞
骨髓来源的十细胞具有多向分化潜能性，可以分化成骨、软骨、成肌细胞、神经等。Hara等利用这一技术实时监测 MSCs 在体内的转归。在损伤部位。动脉注射途径产生的信号比肌肉注射途径高 4-5 倍。虽然动脉途径移植的初期会有 MSCs 在肺部聚集的情况。但是在第 2 天基本消失。生物成像结果表明，动脉注射是 MSCs 移植的最佳途径。Inoue等利用转基因技术，将 Luc 基阂转入 Lewis 大鼠中，从中提取 MSCsLuc 和BMCsLuc。分别将两种细胞移植到人工真皮上。修补头部全层皮肤缺损的糖尿病大鼠。通过 BLI 观察到 MSCs 停留在损伤部位的时间长于 BMCs。而这一现象与组织学显示损伤部位的愈合和血管数量呈正相关。Laura 等闭分别将 hUVECLucGFP( 人内皮细胞 ) 和hUVECLucGFP与 hMSCs 的混合物 (4：1) 皮下注射到裸小鼠的腹侧，观察血管的形成过程。在细胞移植的第 1 天，含有 hMSCs 的荧光素酶活性明显高于不含 hMSCs，随即光子信号减弱，而在14 d 时信号逐渐增强，该过程可能与血管网络建立和整合到血管床有关。在 120 d 的观察中，含有 hMSCs 的信号稳定，高于不含 hMSCs 的信号，这一结果与形成功能性血管呈正相关。Koen等利用活体示踪比较 Luc/GFP 转基因小鼠不同的干细胞在心肌梗塞中的作用。BLI的数据显示，移植后的第 2 天，在移植区域有较强的信号，说明了 MSCs、ASCs(Adipose stromal cells) 心肌内移植成功，随后信号明显减弱，4~5周后与背景水平一致。利用 BLI 技术验证了在心脏区域移植的细胞没有长时间的生存能力，同时该实验认为 GFP 可能引起免疫反应，从而影响了移植细胞在心脏区域的存活。在该实验中带有荧光素酶基因的细胞对机体影响小，安全性较好，有利于长时间的观察细胞生物学行为。Akimoto等用 Luc/GFP 转基因小鼠的骨髓来源细胞体外培养。移植到经过辐射处理的小鼠体内，利用 LPS 直接注射到海马区域诱导炎症，生理盐水作为对照组。在整个实验过程中 FLI 的信号强度无明显强弱改变，相对于对照组无差异。而 BLI 实验组的信号明显高于对照组，且与免疫组化结果一致。说明 BLI 优于FLI，可用于检测到更深部的信号，是一种更好的示踪方法。
3 神经祖细胞、神经干细胞
神经干细胞具有迁移能力。可分化成神经细胞、神经胶质细胞、少突神经胶质细胞，同时也可作为细胞载体。传送治疗因子。Shall等用 Gil36 一RL(GFP-RLuc)建立小鼠恶性胶质瘤模型。将 NPC-FL-sTRAILs 移植到对侧脑实质，观察 NPC( 神经祖细胞 ) 在体内的迁移状况和肿瘤的大小。BLI的结果提示，NPC跨过胼胝体移动到肿瘤部位，且胶质瘤区信号范围明显缩小。Sher等利用生物发光成像技术观察 Olig2 一NSCs(神经干细胞 ) 移植到 Cuprizone 模型小鼠胼胝体内，2周内 BLI 信号迅速下降，50 d后 0lig2 一NSCs信号仅为开始时的 10%，表明大部分的细胞死亡，仅有少量的细胞存活。这两个实验说明，BLI 可以通过监测发光点的范围、光强度而直观地获得标记的细胞在体内的生存、分布、迁移和增
殖等生物学信息。
4 肌肉干细胞
在肌肉干细胞的研究方面，Sacco等将表达荧光素酶的 MuSC( 肌肉干细胞 ) 和肌肉细胞移植到清空内源性卫星细胞并且肌肉损伤的 NOD/SCID 小鼠体内。BLI结果表明，移植 MuSC 产生较强的信号。而移植肌肉细胞则几乎检测不到信号；组织学证实，MuSC能够在体内增殖、分化、修复肌肉损伤。结果表明，BLI的信号强度与供者来源的肌细胞数量呈正相关，BLI是一种可以量化供体细胞。动态示踪供体细胞在活体内增殖的理想工具。
总之，干细胞移植在骨缺损、脑血管疾病、神经系统疾病、血液病、缺血性疾病、肌肉损伤修复等方面都有着广阔的应用前景。建立一种干细胞活体示踪方法对了解其体内生物学行为极其重要。生物发光成像所具有的特点。使它能实时动态观测干细胞的转归，评价其安全性，分析选择适合于不同组织修复的干细胞以及移植生物材料的筛选，为摸索最佳的干细胞移植途径、研究干细胞在体内复杂的生物过程提供了依据。同时，生物发光成像技术也存在一些需要改进的地方。如进一步优化荧光素酶报告基因，以减少光波在体内的吸收和散射；增加荧光素酶的组织特异性。增强在体内示踪的敏感性，使生物发光成像能更广泛地、更深层次
地应用于干细胞领域的研究。
