近日，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心李樂樂課題組在炎癥相關(guān)mRNA成像研究中取得重要進展。相關(guān)研究成果以Spatially resolved in vivo imaging of inflammation-associated mRNA via enzymatic fluorescence amplification in a molecular beacon為題，發(fā)表在《自然-生物醫(yī)學(xué)工程》上。

炎癥與中風(fēng)、心肌病和癌癥等疾病密切相關(guān)。炎癥過程監(jiān)測對于疾病早期診斷和干預(yù)具有重要意義。然而，常規(guī)臨床診斷方法只能對單個時間點測量，無法實時、動態(tài)檢測炎癥過程。研究發(fā)現(xiàn)，RNA在炎癥的起始、發(fā)展和消退中發(fā)揮重要作用，是炎癥的關(guān)鍵調(diào)節(jié)者。因此，利用RNA為標志物對炎癥進行原位成像具有重要意義。

近年來，DNA生物技術(shù)的發(fā)展為放大RNA檢測信號提供了有力工具，被用于細胞內(nèi)RNA高靈敏檢測和成像。然而，這些信號放大策略往往缺乏空間分辨率和細胞選擇性，易在正常組織中產(chǎn)生非特異性的信號倍增，制約其在體成像應(yīng)用。李樂樂課題組長期致力于開發(fā)時空選擇性分子成像方法，例如，前期研究通過構(gòu)建光敏性分子信標并結(jié)合上轉(zhuǎn)換發(fā)光技術(shù)，實現(xiàn)了時空可控的活細胞RNA成像（J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 7056）。然而，該方法中一個分子信標只能識別一個靶標RNA，導(dǎo)致其檢測靈敏度不足。此外，光有限的組織穿透深度制約其活體應(yīng)用。

在前期研究的基礎(chǔ)上，該團隊設(shè)計并構(gòu)建了一種基于酶觸發(fā)型分子信標的炎癥細胞特異性信號放大方法，通過空間選擇性的放大炎癥相關(guān)RNA成像信號，實現(xiàn)了炎癥的實時動態(tài)成像及早期診斷。該分子信標可精準識別靶標mRNA，并在人脫嘌呤/脫嘧啶核酸內(nèi)切酶1的特異性胞質(zhì)遷移和切割作用下，誘導(dǎo)靶標識別-酶切釋放的循環(huán)，從而特異性倍增炎癥細胞內(nèi)的應(yīng)答信號，實現(xiàn)了炎癥相關(guān)mRNA的高信背比成像。研究進一步利用該方法，在活體內(nèi)實現(xiàn)了對急性炎癥和藥物引起的急性肝損傷的原位檢測和早期診斷。該成果為炎癥相關(guān)RNA高靈敏成像提供了新方法，有望應(yīng)用于炎癥相關(guān)疾病的早期診斷及治療過程的實時評價。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）等的資助，并獲得北京理工大學(xué)教授黃淵余、中科院院士/國家納米科學(xué)中心研究員趙宇亮的支持。

論文鏈接

酶促信號放大實現(xiàn)炎癥相關(guān)mRNA在體空間分辨成像

來源： 國家納米科學(xué)中心