我国科学家合成高性能荧光RNA实现活细胞RNA成像

2019年11月5日，华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室杨弋教授等在Nature Biotechnology（《自然—生物技术》）杂志上发表了封面学术论文，题为“Visualizing RNA dynamics in live cells with bright and stable fluorescent RNAs”。该论文报道他们利用系列高性能荧光RNA，实现不同种类RNA在动物细胞内活体的荧光标记与无背景成像。

迄今为止，在自然界尚未发现天然存在的荧光RNA。目前人工合成的少数几种荧光RNA荧光强度弱，性能不稳定，难以实用。针对这一亟需解决的技术挑战，杨弋教授等组建了化学生物学与合成生物学联合攻关团队，利用全新的分子设计及分子共同定向进化技术，首次获得了系列高亮、稳定、低背景的荧光RNA。这些荧光RNA分子结构紧凑，特异结合创新染料分子后产生强烈荧光，可呈现蓝、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、超分辨成像时，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按需要而改变，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，我国发明的荧光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，实现了荧光RNA的实用性突破，为活细胞中RNA的功能研究提供了有力的工具。除了作为RNA标记工具外，它们还有望在活细胞代谢物检测、核酸即时监测、单分子多重检测等技术领域得到广泛应用，为生命科学研究与医学即时诊断甚至实时诊断技术的发展提供新思路和手段。