湖南大学邱丽萍教授课题组综述：基于功能核酸的细胞成像与操纵

细胞作为生命的基本单元，已成为生命科学中最重要的研究对象之一。生物体的生长、发育、代谢和信息传递等重要生命活动过程的研究都必须以细胞为基础。细胞中生物组分（如蛋白质、核酸、金属离子、小分子等）的浓度、分布和功能均受到细胞特异、动态调控，而它们的失调将导致各种疾病发生。因此，从时空维度上对活细胞中特定组分进行动态监测和操纵，对其相关分子生物学过程的研究至关重要。荧光显微镜技术的进步使得在分子水平上实时监测生物分子事件成为可能。与此同时，高性能荧光探针的研制已成为这个领域的关键问题。功能核酸是一种具有特殊化学和生物学功能的寡核苷酸，由于具有易于合成、便于修饰、免疫原性低、可编程性高等优点，在活细胞研究领域引起了广泛的关注。

近日，湖南大学化学化工学院邱丽萍教授在SCIENCE CHINA Chemistry上发表了题为“Functional Nucleic Acid-based Cell Imaging and Manipulation”的综述，总结了功能核酸的典型代表之一——核酸适配体作为细胞成像和操纵的分子工具的最新研究进展。众所周知，核酸适配体可通过折叠成特定的二级/三级构象与多种分子靶标进行特异性结合，在细胞生物分子事件的动态成像和操纵方面具有广阔的应用前景。本综述针对细胞成像领域的研究进展，从细胞识别、细胞表面微环境成像、胞内亚细胞器成像等方面进行了归纳和总结；对于细胞操纵领域的研究进展，从蛋白活性调控、细胞间通讯等方面进行了概述和讨论。

最后，作者探讨了这一领域面临的挑战：1) 功能核酸的筛选过程复杂、耗时，目前有效的功能核酸数量仍非常有限；因此，需要发展新的筛选策略来获得更多、性能更好的功能核酸；2) 功能核酸作为一种天然的寡核苷酸分子，在复杂的生物系统中很容易被核酶降解，需要发展有效的修饰策略来提高其生物稳定性；3) 大多数功能核酸的靶标识别构效关系尚不清楚，极大地限制了其应用范围，亟需发展新的功能核酸表征手段，阐述其分子识别机制。

详见：Yan Zhou, Yuting Zhuo, Ruizi Peng, Yutong Zhang, Yulin Du, Qiang Zhang, Yue Sun, Liping Qiu. Functional Nucleic Acid-based Cell Imaging and Manipulation. Sci. China Chem., 2021，doi:10.1007/s11426-021-1115-3。本文将收录在"2021 Emerging Investigator Issue"中，敬请关注。

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通讯作者简介

邱丽萍 2014年于湖南大学获分析化学博士学位，毕业后留校任教。2012~2014年，赴美国佛罗里达大学进行交流学习。2015~2016年赴荷兰拉德堡德大学医学研究中心进行博士后研究。2017年，以洪堡学者身份赴德国联邦材料研究与测试研究所进行深造。长期从事分析化学与生物医学等交叉学科领域的研究工作，在核酸适体的筛选、化学生物传感新方法的研究以及生物医学检测等方面积累了丰富的经验，取得了诸多进展。