图 酶促信号放大实现炎症相关mRNA在体空间分辨成像

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22125402、22004023）等资助下，国家纳米科学中心李乐乐研究员课题组在炎症相关mRNA检测研究方面取得进展。研究成果以“基于分子信标的酶促荧光信号放大用于炎症相关mRNA的空间分辨活体成像（Spatially resolved in vivo imaging of inflammation-associated mRNA via enzymatic fluorescence amplification in a molecular beacon）”为题，于2022年9月1日发表在《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）杂志上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-022-00932-z。

　　炎症反应的精准测量对于中风、心肌病和癌症等疾病的早期诊断、治疗及预后评估具有重要意义。血液化验和组织活检等常规临床诊断方法仅限于单一时间点测量，无法对炎症过程进行原位实时监测。研究表明，mRNA是炎症反应的关键调节分子，在炎症的起始、发展和消退等过程中发挥重要作用。因此，精准检测相关mRNA靶标有望实现炎症早期诊断和实时监测。近年来，得益于RNA检测技术的快速发展，已有诸多信号放大方法被用于低丰度RNA的高灵敏检测及细胞内成像分析。然而，这些信号放大技术通常缺乏细胞选择性和空间分辨能力不足，易在健康组织中产生非特异性的信号放大，制约了其在活体成像分析中的应用。

　　为此，该团队开发了一种酶促信号放大方法，利用炎症细胞内特异性分布的酶分子触发信号放大反应，实现了对炎症细胞内靶标mRNA检测信号的空间分辨放大，进而对炎症部位进行早期诊断和实时动态监测（图）。通过在传统分子信标的环部引入脱嘌呤/脱嘧啶位点，使其在与靶标mRNA结合后被炎症细胞内胞质迁移的脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1特异性切割，进而释放mRNA参与“靶标识别-酶切释放”的循环过程，实现对炎症相关mRNA检测信号的时空选择性放大以及高信噪比（S/N）成像。在体内实验中，研究人员进一步利用该方法实现了对急性炎症和药物引起的急性肝损伤的原位检测和早期诊断。

　　该方法为炎症相关mRNA的在体高灵敏检测和成像提供了新工具，有望用于炎症相关疾病的早期诊断及其治疗过程的实时监测和评价。