Nat Protoc丨杨弋/陈显军联合报道基于荧光RNA的活细胞RNA成像技术体系|rna|原位|杨弋|细胞|荧光|陈显军

RNA在细胞内表现出复杂的动态变化，包括表达、剪接、定位、翻译及降解等过程，这些过程在空间和时间维度上均具有高度协调性和严格调控性。为深入理解各类RNA的生物学功能，发展具有高时空分辨的 RNA 标记与成像技术至关重要。然而，传统的RNA成像方法如FISH无法用于活细胞，而基于蛋白质的RNA标记系统（如MS2系统）存在标签体积大、背景高、干扰RNA功能等问题。因此，亟需开发一种类似于荧光蛋白的、可基因编码的RNA标记工具，以实现对RNA在活细胞中的高时空分辨率成像。

荧光RNA是近年新兴发展的 RNA荧光标记与成像技术，其原理是利用RNA适配体作为标签，特异性结合原本不发光小分子染料，并激活其产生高亮度荧光。相较于其他RNA标记与成像技术，荧光RNA具有操作简单直接、对目标RNA干扰小、信噪比高等优点。团队此前发展了Peppe r 、Clivia、Okra 系列高性能荧光RNA，实现活细胞内不同种类RNA的原位标记与动态成像（详见 BioArt 报道：；；）。

近日，华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室及光遗传学与合成生物学交叉学科研究中心杨弋、陈显军团队在 Nature Protocols 在线发表了题为 Live-cell imaging of RNA dynamics using bright and stable fluorescent RNAs 的论文。该研究系统介绍了基于高性能荧光RNA的活细胞RNA标记与成像技术体系，这将有助于提升荧光RNA工具在活细胞RNA空间分布、转运、代谢及功能解析中的实用性与可靠性。

本研究系统总结了Pepper、Clivia和Okra三类荧光RNA的光物理与化学特性，并在此基础上构建了一套完整的活细胞RNA标记与动态成像技术体系。该体系涵盖多种关键应用场景，包括利用荧光RNA对细菌mRNA、哺乳动物细胞中小非编码RNA及mRNA进行原位、实时标记与高时空分辨率成像；基于生物正交荧光RNA，实现同一细胞内多种RNA分子的多重、多色标记与成像；结合流式细胞术，建立单细胞水平RNA丰度的高通量定量分析方法，并详述其实验流程要点。此外，研究团队针对技术实施中的核心环节，包括融合RNA的设计与构建策略、RNA表达与标记浓度优化、活细胞成像条件设定等，提供了系统性操作指南，并就常见技术难点提出了针对性解决方案与验证建议。该技术体系不仅显著提升了荧光RNA工具在活细胞RNA空间分布、转运、代谢及功能解析中的实用性与可靠性，也为深入探究RNA在生理与病理过程中的调控机制提供了有力的方法学支撑和重要参考。