Разработан безопасный метод одновременной визуализации ДНК и РНК в живых клетках

С использованием двух типов безвредного красного и ближнего инфракрасного света можно одновременно различить ДНК и РНК внутри клетки (слева), а также наблюдать прогрессирование старения клеток (справа). Авторы: Линавати Сутрисно, Национальный институт материаловедения; Кацухико Арига, Национальный институт материаловедения

Национальный институт материаловедения (NIMS) в сотрудничестве с Университетом Нагои, Университетом Гифу и Университетом Аделаиды разработал метод одновременной визуализации ДНК и РНК внутри клеток с использованием безвредного инфракрасного и ближнего инфракрасного света.

Исследование позволяет с высокой точностью обнаруживать все стадии гибели клеток, открывая путь к раннему выявлению клеточного старения и повреждений для профилактики заболеваний. Результаты были опубликованы в журнале Science Advances.

Проблемы современных методов клеточной визуализации

Раннее обнаружение клеточных повреждений, приводящих к старению или гибели, имеет важное значение для разработки терапевтических стратегий при многих заболеваниях. Для этого необходимо наблюдать за клеточными изменениями на протяжении всего жизненного цикла с помощью визуализации. Однако современные методы не могут фиксировать ранние реакции или различать множественные состояния повреждения, особенно в клетках, чувствительных к ультрафиолетовому и видимому излучению (UV-vis).

Эти ограничения могут приводить к запоздалой диагностике, неполному пониманию клеточной судьбы после лечения и неверной интерпретации терапевтических эффектов. Поэтому существует потребность в универсальном, высокочувствительном методе визуализации, который использует безвредное инфракрасное и ближнее инфракрасное возбуждающее излучение для безопасного мониторинга полных состояний клеток.

Прорыв в одновременной визуализации ДНК и РНК

Исследовательской группе удалось безопасно и одновременно визуализировать как ДНК, так и РНК внутри живых клеток, используя два типа безвредного возбуждающего света и флуоресцентных зондов (N-гетероаценовые красители), которые по-разному связываются с ДНК и РНК.

Помимо оценки устойчивого повреждения ДНК с помощью ДНК-визуализации, исследование показало, что визуализация РНК обеспечивает более высокую чувствительность для прогнозирования ранних стадий клеточного повреждения и старения. Эта двойная ДНК/РНК-визуализация позволяет проводить раннюю оценку клеточных повреждений и точное обнаружение всех четырех стадий гибели клеток.

Значение для диагностики и будущих исследований

Данный подход преодолевает ограничения современных систем визуализации, позволяя визуализировать переходы состояний отдельных клеток.

Он открывает новые возможности для сверхраннего обнаружения клеточных повреждений и старения, нетоксичной диагностики живых клеток и высокопроизводительных процессов скрининга лекарств.

Команда планирует применить этот метод к живым организмам в будущих исследованиях. Они нацелены установить методы для раннего обнаружения заболеваний, мониторинга клеточного стресса и разработки стратегий прецизионной медицины.

В конечном счете, исследователи надеются разработать технологии, которые смогут определять «предболезненное» состояние — когда человек начинает отдаляться от здоровья — просто путем наблюдения за его клетками.

Больше информации: Linawati Sutrisno et al, Visualizing the chronicle of multiple cell fates using a near-IR dual-RNA/DNA–targeting probe, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adz6633

Источник: National Institute for Materials Science