長鏈非編碼RNA（lncRNA）是一種長度超過200個核苷酸且不編碼蛋白質(zhì)的RNA分子，它們通過與RNA結(jié)合蛋白（RBP）的動態(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在活細胞中的相互作用對于研究它們在各種生物活動中的作用具有重要意義，然而目前傳統(tǒng)方法均需要對細胞進行裂解，然后分離出細胞中的目標物，從而失去活細胞中的動態(tài)異質(zhì)性信息。最近，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的裴仁軍、王子迅團隊聯(lián)合香港城市大學(xué)史鵬團隊開發(fā)了一種分子信標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)能夠在保證細胞活性的前提下，以單細胞的分辨率提供細胞內(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，開發(fā)出了在單細胞空間分辨率下檢測lncRNA-RBP相互作用的技術(shù)。這種創(chuàng)新的方法可以同時捕獲目標lncRNA及其相關(guān)的RBP，并將它們從活細胞內(nèi)環(huán)境中分離出來。隨后，將分離的蛋白直接在納米針芯片上進行檢測和可視化，使其信號與lncRNA的信號共定位，從而做到對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，開發(fā)出了在單細胞空間分辨率下檢測lncRNA-RBP相互作用的技術(shù)。這種創(chuàng)新的方法可以同時捕獲目標lncRNA及其相關(guān)的RBP，并將它們從活細胞內(nèi)環(huán)境中分離出來。隨后，將分離的蛋白直接在納米針芯片上進行檢測和可視化，使其信號與lncRNA的信號共定位，從而做到對lncRNA-RBP復(fù)合物的全面定量分析。
圖1. Nano-SpatiaLR的設(shè)計與分析原理。
圖片來源：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)細胞系中的lncRNA-RBP相互作用的動力學(xué)和空間異質(zhì)性，描繪了MCF-7細胞相關(guān)納米針的數(shù)據(jù)輪廓，該輪廓與同位置細胞的免疫染色圖恰好對應(yīng)，進一步驗證了Nano-SpatiaLR能夠在單細胞尺度分辨率下解碼lncRNA-RBP相互作用的優(yōu)勢。
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)直腸癌的細胞樣本，追蹤了結(jié)直腸癌細胞增殖過程中細胞內(nèi)lncRNA和RBP的時間-空間交互異質(zhì)性動態(tài)。發(fā)現(xiàn)lncRNA HOTAIR及其與RBP EZH2和LSD1的相互作用在腫瘤生長中具有重要意義，并且這些相互作用在結(jié)腸癌細胞群中顯示出空間異質(zhì)性模式。
圖3. 追蹤lncRNA-RBP在結(jié)直腸癌細胞增殖中的時空交互異質(zhì)性。
圖片來源：J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 30, 20878–20890.上述納米針芯片的熒光信號采集及細胞實驗的成像任務(wù)，均由Evident的點掃描共聚焦顯微鏡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)新推動生命科學(xué)研究的蓬勃發(fā)展。時至今日，Evident推出的多色全光譜型定量共聚焦顯微鏡FV4000，以及專為活細胞高速超分辨成像設(shè)計的轉(zhuǎn)盤共聚焦系統(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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