線粒體microRNA成像研究取得重要進展

　　近日，國家納米科學中心研究員李樂樂課題組在線粒體microRNA成像研究中取得重要進展。相關研究成果以Spatially Selective Imaging of Mitochondrial MicroRNAs via Optically Programmable Strand Displacement Reactions為題，發表在《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, DOI: 10.1002/anie.202105696）上。

　　線粒體定位microRNA（mitomiR）可通過調控線粒體基因表達，影響線粒體的形態、代謝、氧化還原穩態、自噬和凋亡。mitomiR的異常表達與代謝疾病、心血管疾病、神經退行性疾病以及腫瘤等密切相關。已有研究發現，mitomiR在癌癥的化療耐受、腫瘤的轉移和復發等過程中扮演重要角色。因此，mitomiR原位精確成像對探究mitomiR生理和病理功能、疾病診斷等具有重要意義。近年來，雖然學界已開發出大量傳感方法用于細胞內microRNA成像，但無法用于mitomiR的原位成像。這是由于傳統DNA探針缺乏線粒體定位能力，且目標分子的識別和應答上處于“始終開啟”狀態，易產生假陽性信號，空間分辨能力不足。

　　李樂樂課題組長期致力于開發時空選擇性分子成像新方法，前期提出了利用上轉換發光操控分子傳感和成像的新概念（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 578），近年來將該方法拓展應用于RNA、pH、金屬離子和酶等多種關鍵分子的時空選擇性成像分析。在此基礎上，構建了近紅外光操控的鏈置換反應，并耦合線粒體靶向定位策略，實現了對兩種mitomiR的邏輯型成像分析。通過將設計的光響應性DNA傳感分子、線粒體定位分子以及上轉換納米顆粒相結合，構建了近紅外調控的納米器件。該體系的傳感功能在遞送至線粒體的過程中處于關閉狀態，只有到達線粒體后，在近紅外光的激活下才被開啟，從而確保在特定亞細胞器空間內精準mitomiR成像。該研究有望為mitomiR的生物功能研究提供一種有力的工具。

　　副研究員趙健和聯合培養碩士研究生李之祥為論文的共同第一作者，李樂樂為論文通訊作者。研究工作獲得國家自然科學基金、中科院青年創新促進會和北京市自然科學基金等項目的支持。

　　近紅外光調控的DNA鏈置換反應實現兩種mitomiR邏輯型成像