生物发光和化学发光（BL/CL）用于基因表达

体内基因 表达模式方面的研究。在药物研发领域，科学家通过可发光转基因动物（例如：大鼠或小鼠基因组中整合了修饰的内源基因和BL报告基因）作为人类疾病的模式动物进行目标确认的研究。 例如：目前已经建立了一个转基因小鼠模型，可以监测编码人细胞色素P450 3A4（CYP3A4）基因的体内转录调控，人细胞色素P450 3A4在药物代谢方面起着重要作用。

传染性疾病

疾病的进程和治疗剂的功效可以通过对小鼠注射BL标记进行评估。例如注射经过修饰的病原微生物，然后对透过动物组织的光进行成像。使用这种方法，可以检测活小鼠胃肠道内重组的发光沙门氏菌的定殖和不同的喂食物质对其的影响。

肿瘤研究

与药物功效研究相同，肿瘤的生长与转移，可以通过活体中注射BL重组肿瘤细胞，再成像进行监测。[另一种方式，初期的肿瘤和不确定的转移可以通过使用基因工程的发光细胞作为探针进行定位。a human colon carcinoma xenograft 模式中已经开始使用双标记，一个标记检测特定基因的转录活性，另一个组成性表达，作为一个内参照物。