完全阐明RNA分子在活细胞内的表达、转运和定位，以及它们与疾病发生发展的关系，至今仍然是一项挑战。MS2-GFP系统是目前在活细胞内检测单分子RNA的主要工具，对于研究细胞生理以及疾病的早期发生与发展机制具有重要意义。但该系统存在荧光弱、背景信号高以及分子量大的缺点，对进一步深入研究RNA在细胞中的功能、活性以及与其它大分子交互作用的贡献有限。另一种可标记RNA的技术——分子信标（molecular beacons, MB），是一种可形成茎环结构的寡核苷酸探针，具有能与目的RNA结合后茎结构解离并能释放荧光的特性。然而研究证实，普遍使用的MB（由DNA或是2'O-Methyl RNA即2Me组成）被导入细胞质后会迅速被细胞核吸收，并被核内的核酸酶降解，引起高达60%的假阳性信号，从而使细胞中的RNA无法被准确地检测。
传统分子信标。 A：分子信标与目的RNA互补的前后变化。B：无义分子信标在进入细胞后迅速在细胞核中释放假阳性信号。
通过优化MB寡合干酸的化学组成，陈匡时实验室成功研制出具有2Me以及phosphorothioate（PS）两种化学修饰的分子信标（2Me/PSLOOP MB）。该探针具有分子量小（10000Da）、稳定性高、高信号背景比、高准确性、无毒性以及不干扰基因表达等优点，在宽敞显微镜下可检测单一RNA在细胞核以及细胞质中的动态行为。新型分子信标技术的应用有望帮助研究者对目的RNA在不同细胞器的表达、转运以及定位进行更深入的阐述。
A：细胞中新型分子信标和原位杂交技术（smFISH）在不同时间点的RNA单分子成像比较。2B：分子信标在活细胞中的细胞核与细胞质单分子示踪mRNA
该工作的第一作者是赵丹。杨艳涛、曲娜、陈明明、马昭等学生为工作的顺利完成作出重要贡献。通讯作者为工学院特聘研究员陈匡时。该工作得到了国家自然基金、北京市自然科学基金以及青年千人启动经费的资助。
编辑：江南
