近日，中國科學院國家納米科學中心李樂樂課題組在炎癥相關mRNA成像研究中取得重要進展。相關研究成果以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)學工程》上。

炎癥與中風、心肌病和癌癥等疾病密切相關。炎癥過程監(jiān)測對于疾病早期診斷和干預具有重要意義。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，是炎癥的關鍵調節(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，易在正常組織中產生非特異性的信號倍增，制約其在體成像應用。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，前期研究通過構建光敏性分子信標并結合上轉換發(fā)光技術，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用。

在前期研究的基礎上，該團隊設計并構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/脫嘧啶核酸內切酶1的特異性胞質遷移和切割作用下，誘導靶標識別-酶切釋放的循環(huán)，從而特異性倍增炎癥細胞內的應答信號，實現(xiàn)了炎癥相關mRNA的高信背比成像。研究進一步利用該方法，在活體內實現(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RNA高靈敏成像提供了新方法，有望應用于炎癥相關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基金、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）等的資助，并獲得北京理工大學教授黃淵余、中科院院士/國家納米科學中心研究員趙宇亮的支持。

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酶促信號放大實現(xiàn)炎癥相關mRNA在體空間分辨成像

來源： 國家納米科學中心