华中科技大学武汉光电国家实验室（筹）生物医学光子学功能实验室张智红教授和骆清铭教授课题组合作，建立了荧光蛋白模型抗原体系，活体光学成像可视化研究特定抗原诱导的肿瘤免疫清除过程，论文“In Vivo Visualization of Tumor Antigen-containing Microparticles Generated in Fluorescent Protein-elicited Immunity”发表在Theranostics杂志（6:1453-1466, 2016）上。
光学分子成像为在复杂生物体系中动态观察免疫细胞的运动及其功能效应提供可视化的研究手段。由于免疫系统极度复杂，模型抗原（例如OVA）常被用于研究特定的免疫应答，然而在其用于活体光学成像时，通常需要额外地引入荧光蛋白（一种外源性蛋白）作为标记分子。这对于研究免疫应答的特异性而言，引入了潜在的干扰。因此，有必要基于荧光蛋白本身发展一个可视化的荧光模型抗原体系，为免疫应答过程的可视化研究提供新工具。
KatushkaS158A是一种来源于奶嘴海葵的四聚体深红色荧光蛋白（简称为tfRFP），分子量为112 KDa，具有良好的理化性能（如亮度高、光稳定性好、耐酸性），发射光谱位于深红色波段（> 620 nm），非常适合于活体光学成像。张智红教授和骆清铭教授及其博士研究生杨飞和刘顺等人，发展了基于四聚体荧光蛋白的可视化荧光模型抗原系统，包括荧光模型抗原tfRFP、稳定表达tfRFP的黑色素瘤B16细胞株（tfRFP-B16）、以及GFP标记的C57BL/6小鼠，用于肿瘤特异性免疫应答的可视化研究。研究结果表明，在C57BL/6小鼠体内，tfRFP同时引发特异性的细胞免疫应答和体液免疫应答，致使tfRFP+黑色素瘤在活体内的生长明显被抑制，而mCerulean+黑色素瘤的生长不受影响。活体显微成像观察tfRFP预免疫小鼠体内的肿瘤微环境，动态成像结果显示大量免疫细胞快速定向募集到肿瘤区域，且不断地快速聚集形成免疫细胞团簇。在肿瘤细胞被攻击过程中，产生大量tfRFP+微颗粒，部分微颗粒被肿瘤微环境内的吞噬细胞所吞噬，从而进一步激活强烈的抗肿瘤免疫反应直到肿瘤被完全清除。由此可见，tfRFP做为一种优秀的荧光模型抗原，为特异性免疫应答的活体可视化研究提供了新工具。
该研究工作得到了国家自然科学基金重大研究计划（91442201）、国家自然科学基金委员会创新研究群体科学基金（61421064）、中央高校基本科研业务费专项资金（2015ZDTD014）和武汉光电国家实验室（筹）主任基金等项目的资助。
图1. 荧光蛋白模型抗原诱导的特异性清除tfRFP+黑色素瘤细胞的免疫反应。
