摘要
钙成像通过荧光探针把细胞内游离Ca²⁺动态转化为可记录的光信号，已广泛用于神经元放电、心肌收缩、GPCR药筛、免疫细胞活化、细胞凋亡和细胞器Ca²⁺稳态研究。目前常用的钙指示剂可分为两类：化学性钙离子指示剂和基因编码钙离子指示剂（GECI）。

1、选择钙指示剂时应看的核心指标
评价一个钙探针是否“常用”，需要看亮度，还要同时看文献成熟度、设备兼容性、Ca²⁺亲和力、动态范围、加载方式和是否适合定量。化学染料的优势是加载快、实验门槛低、可选择的Ca²⁺亲和力范围广；化学Ca²⁺指示剂相对基因编码探针的一大优势是实用范围广，操作简便。基因编码探针的优势则是可以通过病毒、转基因或特异启动子实现长期、特定细胞类型、体内成像；目前GECI已广泛用于转基因动物和体内复杂神经网络研究

2、实验最常用钙指示剂

3、Fura-2AM：定量Ca²⁺测量的经典标准
如果实验目标不是只看Ca²⁺是否升高，而是要比较不同组之间的Ca²⁺浓度变化，尤其是需要校正染料加载量、细胞厚度、光漂白等因素，Fura-2AM仍然是最经典的选择。Fura-2通过340/380nm双激发、约510nm发射进行比率成像。Fura-2是比率型Ca²⁺指示剂，适合低Ca²⁺水平下的精确定量。

当需要可靠定量、药理学剂量反应、细胞生理学比较时，可以选用Fura-2AM；但它需要紫外激发，光毒性和设备门槛高于Fluo-4。

4、Fluo-4AM：急性实验中最常用的单波长化学染料
普通细胞系、原代细胞、脑片或药物刺激下的Ca²⁺波动记录实验，Fluo-4AM通常是首选。在单波长Ca²⁺指示剂中Fluo-4应用非常广泛，其吸收峰约490nm、发射约520nm，非常适合488nm激光和FITC/GFP通道。Fluo-4是Fluo-3的类似物，488nm激发效率更高，因此在共聚焦、流式和微孔板筛选中信号更强。

在做急性刺激实验、药物筛选、普通共聚焦或宽场成像时，Fluo-4AM是稳妥且常用的选择。如下图A所示。

图A：通过连续荧光图像、单细胞信号轨迹和事件动力学统计，展示了钙成像能够实时记录细胞群体中 Ca²⁺ 信号的发生、传播和恢复过程，直观反映细胞活动的时空动态。【1】

5、GCaMP6：体内和长期成像常用
在神经科学、行为学、体内双光子、光纤记录和长期成像中，最常用的已不是化学染料，而是基因编码钙指示剂GCaMP系列。GECI如GCaMP可用于体内和转基因动物，并能在复杂神经网络中进行单细胞水平和特定细胞类型的Ca²⁺研究。GCaMP6家族为常用Ca²⁺reporter，按动力学分为fast、medium和slow类型。体内神经钙成像、光纤记录和长期记录优先选GCaMP6s/6f。GCaMP6s更偏高灵敏度、慢动力学；GCaMP6f和jGCaMP8f更适合快速事件；

图B：使用基因编码钙离子指示剂GCaMP6m标记神经内分泌样（NE）细胞，通过实时钙成像记录其Ca²⁺活动；荧光轨迹中的钙峰反映细胞自发或代谢支持下的活跃Ca²⁺信号。【2】

如果追求更快动力学和更好的单spike检测，jGCaMP8系列应优先考虑。jGCaMP8s在灵敏度和动力学上相对GECI有多项改进；同时GCaMP8s适合弱信号和单spike检测。

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