長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）是一種長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)核苷酸且不編碼蛋白質(zhì)的RNA分子，它們通過(guò)與RNA結(jié)合蛋白（RBP）的動(dòng)態(tài)相互作用成為重要的表觀遺傳調(diào)節(jié)因子。揭示lncRNA與RBP在活細(xì)胞中的相互作用對(duì)于研究它們?cè)诟鞣N生物活動(dòng)中的作用具有重要意義，然而目前傳統(tǒng)方法均需要對(duì)細(xì)胞進(jìn)行裂解，然后分離出細(xì)胞中的目標(biāo)物，從而失去活細(xì)胞中的動(dòng)態(tài)異質(zhì)性信息。最近，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的裴仁軍、王子迅團(tuán)隊(duì)聯(lián)合香港城市大學(xué)史鵬團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種分子信標(biāo)功能化的納米針芯片技術(shù)（Nano-SpatiaLR），用于在空間上分析lncRNA-RBP相互作用。該技術(shù)能夠在保證細(xì)胞活性的前提下，以單細(xì)胞的分辨率提供細(xì)胞內(nèi)lncRNA-RBP相互作用的空間異質(zhì)性信息。研究人員借助功能化的納米針芯片，利用其高縱橫比結(jié)構(gòu)和良好的生物相容性的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出了在單細(xì)胞空間分辨率下檢測(cè)lncRNA-RBP相互作用的技術(shù)。這種創(chuàng)新的方法可以同時(shí)捕獲目標(biāo)lncRNA及其相關(guān)的RBP，并將它們從活細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中分離出來(lái)。隨后，將分離的蛋白直接在納米針芯片上進(jìn)行檢測(cè)和可視化，使其信號(hào)與lncRNA的信號(hào)共定位，從而做到對(duì)lncRNA-RBP復(fù)合物的全面定量分析。研究人員借助功能化的納米針芯片，利用高縱橫比結(jié)構(gòu)和良好的生物相容性的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出了在單細(xì)胞空間分辨率下檢測(cè)lncRNA-RBP相互作用的技術(shù)。這種創(chuàng)新的方法可以同時(shí)捕獲目標(biāo)lncRNA及其相關(guān)的RBP，并將它們從活細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中分離出來(lái)。隨后，將分離的蛋白直接在納米針芯片上進(jìn)行檢測(cè)和可視化，使其信號(hào)與lncRNA的信號(hào)共定位，從而做到對(duì)lncRNA-RBP復(fù)合物的全面定量分析。
圖1. Nano-SpatiaLR的設(shè)計(jì)與分析原理。
圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 30, 20878–20890.利用該技術(shù)，研究人員追蹤了MCF-7和HLF-1共培養(yǎng)細(xì)胞系中的lncRNA-RBP相互作用的動(dòng)力學(xué)和空間異質(zhì)性，描繪了MCF-7細(xì)胞相關(guān)納米針的數(shù)據(jù)輪廓，該輪廓與同位置細(xì)胞的免疫染色圖恰好對(duì)應(yīng)，進(jìn)一步驗(yàn)證了Nano-SpatiaLR能夠在單細(xì)胞尺度分辨率下解碼lncRNA-RBP相互作用的優(yōu)勢(shì)。
圖2. MCF-7和HLF-1共培養(yǎng)系統(tǒng)中LncRNA-RBPs空間異質(zhì)性定位。
圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 30, 20878–20890.研究人員將Nano-SpatiaLR技術(shù)應(yīng)用于臨床結(jié)直腸癌的細(xì)胞樣本，追蹤了結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖過(guò)程中細(xì)胞內(nèi)lncRNA和RBP的時(shí)間-空間交互異質(zhì)性動(dòng)態(tài)。發(fā)現(xiàn)lncRNA HOTAIR及其與RBP EZH2和LSD1的相互作用在腫瘤生長(zhǎng)中具有重要意義，并且這些相互作用在結(jié)腸癌細(xì)胞群中顯示出空間異質(zhì)性模式。
圖3. 追蹤lncRNA-RBP在結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖中的時(shí)空交互異質(zhì)性。
圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 30, 20878–20890.上述納米針芯片的熒光信號(hào)采集及細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的成像任務(wù)，均由Evident的點(diǎn)掃描共聚焦顯微鏡FV3000完成。Evident始終秉持著助力用戶獲取科研數(shù)據(jù)的承諾，不斷以科技創(chuàng)新推動(dòng)生命科學(xué)研究的蓬勃發(fā)展。時(shí)至今日，Evident推出的多色全光譜型定量共聚焦顯微鏡FV4000，以及專為活細(xì)胞高速超分辨成像設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)盤(pán)共聚焦系統(tǒng)SpinSR，已在生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用，展現(xiàn)出其在生物成像方面的非凡魅力。
超分辨轉(zhuǎn)盤(pán)共聚焦顯微成像系統(tǒng)SpinSR
這一成果近期發(fā)表在Journal of the American Chemical Society上，文章的第一作者是中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的博士生楊德元和碩士生李鋮，通訊作者為中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的裴仁軍研究員，王子迅副研究員，以及香港城市大學(xué)的史鵬教授。
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