研究在炎癥相關mRNA成像研究中取得重要進展

近日，國家納米科學中心李樂樂課題組在炎癥相關mRNA成像研究中取得重要進展。相關研究成果以Spatially resolved in vivo imaging of inflammation-associated mRNA via enzymatic fluorescence amplification in a molecular beacon為題，發表在《自然-生物醫學工程》（Nat. Biomed. Eng. 2022, DOI: 10.1038/s41551-022-00932-z）上。

炎癥與中風、心肌病和癌癥等疾病密切相關。炎癥過程監測對于疾病早期診斷和干預具有重要意義。然而，常規臨床診斷方法只能對單個時間點測量，無法實時、動態檢測炎癥過程。研究發現RNA在炎癥的起始、發展和消退中發揮重要作用，是炎癥的關鍵調節者。因此，利用RNA為標志物對炎癥進行原位成像具有非常重要的意義。

近年來，DNA生物技術的發展為放大RNA檢測信號提供了有力的工具，被探索用于細胞內RNA高靈敏檢測和成像。然而，這些信號放大策略往往缺乏空間分辨率和細胞選擇性，易在正常組織中產生非特異性的信號倍增，制約其在體成像應用。李樂樂課題組長期致力于開發時空選擇性分子成像方法，例如在前期研究中，通過構建光敏性分子信標并結合上轉換發光技術，實現了時空可控的活細胞RNA成像（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7056）。然而，該方法中一個分子信標只能識別一個靶標RNA，導致其檢測靈敏度不足。此外，光有限的組織穿透深度制約了其活體應用。

在前期工作的基礎上，該團隊設計并構建了一種基于酶觸發型分子信標的炎癥細胞特異性信號放大方法，通過空間選擇性的放大炎癥相關RNA成像信號，實現了炎癥的實時動態成像及早期診斷。該分子信標可精準識別靶標mRNA，并在人脫嘌呤/脫嘧啶核酸內切酶1的特異性胞質遷移和切割作用下，誘導靶標識別-酶切釋放的循環，從而特異性倍增炎癥細胞內的應答信號，實現了炎癥相關mRNA的高信背比成像。研究團隊進一步利用該方法，在活體內實現了對急性炎癥和藥物引起的急性肝損傷的原位檢測和早期診斷。該工作為炎癥相關RNA高靈敏成像提供了一種新方法，有望應用于炎癥相關疾病的早期診斷及治療過程的實時評價。

國家納米科學中心博士生盛傳歸和趙健副研究員為該文章的共同第一作者，李樂樂研究員為通訊作者，北京理工大學黃淵余教授和國家納米科學中心趙宇亮院士提供了大力支持。上述研究工作獲得國家自然科學基金和中國科學院戰略性先導科技B類專項等項目的支持。

圖. 酶促信號放大實現炎癥相關mRNA在體空間分辨成像