原位信号放大方法如杂交链反应等有较高的灵敏度和较低的检测限，对于测量目标分子的亚细胞空间分布和位置有重要意义。然而，由于探针运载效率低、易降解和潜在的生物安全性，这些方法仍然难以用于活细胞成像。基于基因编码的荧光RNA传感器可以在细胞内转录生成，已被用于检测活细胞内的各种小分子、离子和蛋白质。但是由于缺少信号放大，这些方法对于低含量目标物的成像和定位仍具有挑战，尤其是在哺乳动物细胞中。  

近日，美国马萨诸塞大学的尤明旭教授（点击查看介绍）（通讯作者）等报道了一种基因编码原位杂交信号放大技术，命名为INSIGHT，并将其应用于活细胞内RNA位置和分布高灵敏成像。荧光RNA适体Broccoli被分成两条没有荧光的片段，并与发夹H1和H2的两端连接。在没有引发剂 RNA存在时，发夹H1和H2不发生反应，无荧光信号产生。当加入引发剂RNA后，发夹H1与其杂交并被打开。打开的H1可以将发夹H2打开，然后再与下一个H1杂交。基于该原理，一个引发剂RNA可以诱导多个H1和H2发生级联杂交反应，组装生成多个Broccoli，产生可放大的荧光信号。由于组装形成的Broccoli与引发剂RNA相连接，该方法可以用于定位和追踪细胞内RNA目标分子。通过引入一个RNA分子信标，该研究可以被扩展用于多种RNA检测，为活细胞内生物分子传感和定位开辟了新的道路。

这一成果在近期发表于Journal of the American Chemical Society，文章的第一作者任克维博士在南京大学鞠熀先教授组里取得博士学位，后于2018年至今在马萨诸塞大学从事博士后研究。

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In Situ Genetically Cascaded Amplification for Imaging RNA Subcellular Locations

Kewei Ren, Rigumula Wu, Aruni P.K.K. Karunanayake Mudiyanselage, Qikun Yu, Bin Zhao, Yiwen Xie, Yousef Bagheri, Qian Tian, Mingxu You*

J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 2968-2974, DOI: 10.1021/jacs.9b11748

导师介绍

尤明旭

http://www.x-mol.com/university/faculty/49888