研究人员开发了一种荧光DNA传感器，能够揭示活细胞损伤和修复的完整时间线。其实时成像为细胞保护遗传密码提供了更清晰、更准确的观察。
癌症生物学、药物安全性研究和衰老研究都可能受益于乌得勒支大学开发的荧光传感器。这项新技术使科学家能够实时观察DNA损伤和修复在活细胞内的展开。这一发展在《自然通讯》中描述，使得以前不可能的实验类型成为可能。
我们细胞中的DNA持续受到阳光、化学物质、辐射甚至维持身体正常运作的过程的伤害。大部分损伤都能很快修复。当这些修复失败时，产生的错误可能导致衰老、癌症及其他多种疾病。
多年来，研究人员一直努力直接观察这些修复事件的发生。许多传统方法要求在不同时间点杀死和保存细胞，仅产生孤立快照而非连续视图。
一种用于活细胞的新型DNA损伤传感器
乌得勒支大学的科学家们现已引入一种传感器，改变了这一状况。他们的工具使研究人员能够观察损伤在活细胞内以及生物体内的出现和消退。根据发表在《自然通讯》上的一项研究，这一能力为此前无法实现的实验打开了大门。
首席研究员Tuncay Baubec将这种方法描述为一种“不破坏细胞内部”的方法。他指出，常见的工具如抗体和纳米抗体常常与DNA结合过紧，这会干扰细胞自身的修复系统。
“我们的传感器不同，”他说。“它是用细胞已经在用的天然蛋白质部分组成的。它会自己进出损伤部位，所以我们看到的是细胞的真实行为。”
荧光传感器的工作原理
该系统依赖于一个荧光标签，该标签附着在细胞自身蛋白质中的一个小结构域上。该结构域会短暂识别仅出现在受损DNA上的标记。由于相互作用温和且可逆，传感器能够突出受影响区域，同时保持细胞修复工作。
生物学家理查德·卡多索·达席尔瓦参与设计和评估该工具，回忆起他意识到其潜力的那一刻。“我在测试一些药物时，看到传感器在商业抗体亮起的地方亮起了光，”他说。“那一刻我就想：这一定会成功。”
DNA修复的连续视角
与旧方法形成鲜明对比。研究人员不再需要进行多个独立实验捕捉不同瞬间，而是可以将整个修复过程视为连续电影。他们可以追踪损伤出现的时间，观察修复蛋白到达的速度，并观察细胞何时解决问题。卡多索·达席尔瓦说：“你能获得更多数据、更高的分辨率，更重要的是，更真实地了解活细胞内部实际发生的情况。”
研究团队还在实验盘外测试了该传感器。乌得勒支大学的合作者在广泛使用的模式生物C. elegans线虫中使用了该工具。该传感器表现同样出色，揭示了线虫发育过程中发生的程序性DNA断裂。对鲍贝克来说，这一演示至关重要。“它表明该工具不仅适用于实验室中的细胞。它也可以应用于真实的生物体。”
潜在应用不仅限于观察修复过程。传感器的蛋白质结构域可以与其他分子组成部分连接，使科学家能够绘制DNA损伤在基因组中的位置，或确定哪些蛋白质聚集在受损区域周围。研究人员还可以将受损DNA重新定位在细胞核内，以测试其位置如何影响修复。“根据你的创造力和问题，你可以用这个工具做很多事情，”卡多索·达席尔瓦说。
医学和药物研究的更好工具
虽然该传感器不是治疗手段，但它有望显著提升医学研究。许多癌症治疗通过对肿瘤细胞施加有意的DNA损伤来发挥作用，早期药物开发通常需要精确测量化合物造成的损伤程度。
鲍贝克说：“目前临床研究人员常用抗体来评估这些检测。”“我们的工具可以让这些检测更便宜、更快、更准确。”团队还看到了临床环境中的潜在应用，比如研究自然衰老或检测辐射及其他诱变因子暴露。
这项创新已经引起了关注。在发表前，多个实验室联系了团队，渴望将该传感器用于他们的修复研究。为了支持这一需求，研究人员已无限制地推出了该工具。鲍贝克指出：“一切都在线。科学家们可以立刻使用它。”
原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251123085554.htm
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