作者:黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2019/11/5 12:26:02
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科学家首次实现活细胞RNA标记与无背景成像

图为《自然—生物技术》11月期封面图片。

它显示了利用荧光RNA可对单细胞中mRNA的翻译过程进行定量研究。

癌细胞中mRNA水平与其编码蛋白质水平之间存在较低相关性,提示癌细胞的翻译调控显著失调,这为癌症的诊疗提供一种全新的思路。

华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室的杨弋、朱麟勇等教授历经7年合作研究,在荧光RNA及活细胞RNA成像领域获突破性进展。他们原创的系列高性能荧光RNA,在国际上首次实现了不同种类RNA在动物细胞内的荧光标记与无背景成像。11月5日,该成果以封面论文形式发表于《自然—生物技术》。

荧光蛋白标记技术是蛋白质研究的巨大助力,其研究在2008年曾获得诺贝尔奖。类似的,RNA研究也迫切需要这样的颠覆性研究工具。但迄今为止,在自然界尚未发现天然存在的荧光RNA;而科学家们几经努力人工合成的少数几种荧光RNA又性能过低,难以实用。针对这一亟需解决的技术挑战,杨弋、朱麟勇等组成了化学生物学与合成生物学联合交叉攻关团队,通过全新的分子设计及分子共同定向进化思路,首次获得了系列高亮、稳定、低背景的荧光RNA。

这些荧光RNA结构紧凑,特异结合创新染料分子后产生强烈荧光,可具有蓝、绿、黄、橙、红等不同颜色,与五颜六色的辣椒相似,因此被命名为Pepper。它们可通过基因编辑等手段插入到不同RNA分子序列中,在活细胞内对这些分子进行荧光标记和实时、超分辨成像,却不影响它们的转录、定位、翻译、降解等正常活动。由于荧光RNA标记可逆,因此它们在细胞内的颜色可随意改变,这种灵活性对于荧光标记稳定细胞株和转基因动物的构建十分有利。

与现有技术相比,我国原创的荧光RNA在亲和力、稳定性、信噪比、活细胞荧光亮度等方面提升了1到3个数量级,体现了荧光RNA从概念到实用的突破,为活细胞中RNA的功能研究提供了极具价值的工具。除了作为RNA标记工具外,研究人员表示它们还有望在活细胞代谢物检测技术、核酸即时监测技术、单分子多重检测技术等前沿领域实现二次颠覆,为 研究与医学即时诊断甚至实时诊断技术的发展提供新的机遇。

相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41587-019-0249-1。

 
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