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作者:黃辛 來源:中國科學報 發布時間:2019/11/5 12:26:02
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科學家首次實現活細胞RNA標記與無背景成像

圖為《自然—生物技術》11月期封面圖片。

它顯示了利用熒光RNA可對單細胞中mRNA的翻譯過程進行定量研究。

癌細胞中mRNA水平與其編碼蛋白質水平之間存在較低相關性,提示癌細胞的翻譯調控顯著失調,這為癌癥的診療提供一種全新的思路。

華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室的楊弋、朱麟勇等教授歷經7年合作研究,在熒光RNA及活細胞RNA成像領域獲突破性進展。他們原創的系列高性能熒光RNA,在國際上首次實現了不同種類RNA在動物細胞內的熒光標記與無背景成像。11月5日,該成果以封面論文形式發表于《自然—生物技術》。

熒光蛋白標記技術是蛋白質研究的巨大助力,其研究在2008年曾獲得諾貝爾獎。類似的,RNA研究也迫切需要這樣的顛覆性研究工具。但迄今為止,在自然界尚未發現天然存在的熒光RNA;而科學家們幾經努力人工合成的少數幾種熒光RNA又性能過低,難以實用。針對這一亟需解決的技術挑戰,楊弋、朱麟勇等組成了化學生物學與合成生物學聯合交叉攻關團隊,通過全新的分子設計及分子共同定向進化思路,首次獲得了系列高亮、穩定、低背景的熒光RNA。

這些熒光RNA結構緊湊,特異結合創新染料分子后產生強烈熒光,可具有藍、綠、黃、橙、紅等不同顏色,與五顏六色的辣椒相似,因此被命名為Pepper。它們可通過基因編輯等手段插入到不同RNA分子序列中,在活細胞內對這些分子進行熒光標記和實時、超分辨成像,卻不影響它們的轉錄、定位、翻譯、降解等正?;顒?。由于熒光RNA標記可逆,因此它們在細胞內的顏色可隨意改變,這種靈活性對于熒光標記穩定細胞株和轉基因動物的構建十分有利。

與現有技術相比,我國原創的熒光RNA在親和力、穩定性、信噪比、活細胞熒光亮度等方面提升了1到3個數量級,體現了熒光RNA從概念到實用的突破,為活細胞中RNA的功能研究提供了極具價值的工具。除了作為RNA標記工具外,研究人員表示它們還有望在活細胞代謝物檢測技術、核酸即時監測技術、單分子多重檢測技術等前沿領域實現二次顛覆,為生命科學研究與醫學即時診斷甚至實時診斷技術的發展提供新的機遇。

相關論文信息:https://www.nature.com/articles/s41587-019-0249-1。

 
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