隨著對亞細胞結構和功能、分子生理和病理、
細胞間和細胞內信號通路研究的深入，人類對疾
病和對生命本質的認識不斷被追朔到蛋白質、基
因水平。在上個世紀發展起來的CT、MRI、PFT、
超聲等宏觀影像技術已經遠不能滿足對活體環境
內細微生命過程的探詢。組織切片和免疫染色能
夠部分解釋一些生物現象，但是需要研究對象與
活體組織的分離，所得結果與其在活體內機制難
免有所偏離，甚至完全相反。熒光染料(fluores—
cent dye)能對多種細胞共價標記并進行活體顯
像，但多被限制于體外培養的細胞。其化學毒性
和對活體內環境的化學干擾使其在活體應用受到
極大限制。熒光蛋白和螢光素酶作為具有生物活
性的蛋白質，在活體內無毒、無放射損傷、可代謝、
可穿過各種膜屏障。它們的編碼基因片段小，可
以被融合標記于絕大多數蛋白質和細胞，甚至可
以對整個生物體進行全身背景標記。在不影響生
物體任何結構和功能的前提下，這些熒光基團配
合外部檢測設備可以對各種體內生物現象進行實
時活體顯像。