RNA在細胞內(nèi)表現(xiàn)出復(fù)雜的動態(tài)變化，包括表達、剪接、定位、翻譯及降解等過程，這些過程在空間和時間維度上均具有高度協(xié)調(diào)性和嚴(yán)格調(diào)控性。為深入理解各類RNA的生物學(xué)功能， 發(fā)展具有 高時空分辨 的 RNA 標(biāo)記與成像技術(shù) 至關(guān)重要。 然而，傳統(tǒng)的RNA成像方法如FISH無法用于活細胞，而基于蛋白質(zhì)的RNA標(biāo)記系統(tǒng)（如MS2系統(tǒng)）存在標(biāo)簽體積大、背景高、干擾RNA功能等問題。因此，亟需開發(fā)一種類似于熒光蛋白的、可基因編碼的RNA標(biāo)記工具，以實現(xiàn)對RNA在活細胞中的高時空分辨率成像。

熒光RNA是近年新興發(fā)展的 RNA熒光標(biāo)記與成像技術(shù)，其原理是利用RNA適配體作為標(biāo)簽，特異性結(jié)合 原本不發(fā)光 小分子染料 ， 并激活其 產(chǎn)生高亮度 熒光。相較于其他RNA標(biāo)記與成像技術(shù)，熒光RNA具有操作簡單直接、對目標(biāo)RNA干擾小、信噪比高等優(yōu)點。團隊此前發(fā)展了Peppe r 、Clivia、Okra 系列高性能熒光RNA，實現(xiàn) 活 細胞內(nèi)不同種類RNA的 原位 標(biāo)記與 動態(tài)成像 （ 詳見 BioArt 報道： ； ； ） 。

近日， 華東理工大學(xué)生物反應(yīng)器工程國家重點實驗室及光遺傳學(xué)與合成生物學(xué)交叉學(xué)科研究中心 楊弋 、 陳顯軍 團隊在 Nature Protocols 在線發(fā)表了題為 Live-cell imaging of RNA dynamics using bright and stable fluorescent RNAs 的 論文 。 該研究系統(tǒng)介紹了基于高性能熒光RNA的活細胞RNA標(biāo)記與成像技術(shù)體系，這將有助于提升熒光RNA工具在活細胞RNA空間分布、轉(zhuǎn)運、代謝及功能解析中的實用性與可靠性。

本研究系統(tǒng)總結(jié)了Pepper、Clivia和Okra三類熒光RNA的光物理與化學(xué)特性，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了一套完整的活細胞RNA標(biāo)記與動態(tài)成像技術(shù)體系。該體系涵蓋多種關(guān)鍵應(yīng)用場景，包括利用熒光RNA對細菌mRNA、哺乳動物細胞中小非編碼RNA及mRNA進行原位、實時標(biāo)記與高時空分辨率成像；基于生物正交熒光RNA，實現(xiàn)同一細胞內(nèi)多種RNA分子的多重、多色標(biāo)記與成像；結(jié)合流式細胞術(shù)，建立單細胞水平RNA豐度的高通量定量分析方法，并詳述其實驗流程要點。此外，研究團隊針對技術(shù)實施中的核心環(huán)節(jié)，包括融合RNA的設(shè)計與構(gòu)建策略、RNA表達與標(biāo)記濃度優(yōu)化、活細胞成像條件設(shè)定等，提供了系統(tǒng)性操作指南，并就常見技術(shù)難點提出了針對性解決方案與驗證建議。該技術(shù)體系不僅顯著提升了熒光RNA工具在活細胞RNA空間分布、轉(zhuǎn)運、代謝及功能解析中的實用性與可靠性，也為深入探究RNA在生理與病理過程中的調(diào)控機制提供了有力的方法學(xué)支撐和重要參考。

左方婷博士、蘇倪博士和謝鑫博士為該論文的共同第一作者，楊弋教授和陳顯軍教授為共同通訊作者。

https://www.nature.com/articles/s41596-026-01343-z

制版人： 十一

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