Nat Protoc丨楊弋/陳顯軍聯合報道基于熒光RNA的活細胞RNA成像技術體系

RNA在細胞內表現出復雜的動態變化，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調性和嚴格調控性。為深入理解各類RNA的生物學功能， 發展具有 高時空分辨 的 RNA 標記與成像技術 至關重要。 然而，傳統的RNA成像方法如FISH無法用于活細胞，而基于蛋白質的RNA標記系統（如MS2系統）存在標簽體積大、背景高、干擾RNA功能等問題。因此，亟需開發一種類似于熒光蛋白的、可基因編碼的RNA標記工具，以實現對RNA在活細胞中的高時空分辨率成像。

熒光RNA是近年新興發展的 RNA熒光標記與成像技術，其原理是利用RNA適配體作為標簽，特異性結合 原本不發光 小分子染料 ， 并激活其 產生高亮度 熒光。相較于其他RNA標記與成像技術，熒光RNA具有操作簡單直接、對目標RNA干擾小、信噪比高等優點。團隊此前發展了Peppe r 、Clivia、Okra 系列高性能熒光RNA，實現 活 細胞內不同種類RNA的 原位 標記與 動態成像 （ 詳見 BioArt 報道： ； ； ） 。

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

本研究系統總結了Pepper、Clivia和Okra三類熒光RNA的光物理與化學特性，并在此基礎上構建了一套完整的活細胞RNA標記與動態成像技術體系。該體系涵蓋多種關鍵應用場景，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、實時標記與高時空分辨率成像；基于生物正交熒光RNA，實現同一細胞內多種RNA分子的多重、多色標記與成像；結合流式細胞術，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，研究團隊針對技術實施中的核心環節，包括融合RNA的設計與構建策略、RNA表達與標記濃度優化、活細胞成像條件設定等，提供了系統性操作指南，并就常見技術難點提出了針對性解決方案與驗證建議。該技術體系不僅顯著提升了熒光RNA工具在活細胞RNA空間分布、轉運、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控機制提供了有力的方法學支撐和重要參考。

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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