功能化纳米针芯片解析活细胞中lncRNA 和RBP的时空交互异质性

长链非编码RNA（lncRNA）是一种长度超过200个核苷酸且不编码蛋白质的RNA分子，它们通过与RNA结合蛋白（RBP）的动态相互作用成为重要的表观遗传调节因子。揭示lncRNA与RBP在活细胞中的相互作用对于研究它们在各种生物活动中的作用具有重要意义，然而目前传统方法均需要对细胞进行裂解，然后分离出细胞中的目标物，从而失去活细胞中的动态异质性信息。最近，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的裴仁军、王子迅团队联合香港城市大学史鹏团队开发了一种分子信标功能化的纳米针芯片技术（Nano-SpatiaLR），用于在空间上分析lncRNA-RBP相互作用。该技术能够在保证细胞活性的前提下，以单细胞的分辨率提供细胞内lncRNA-RBP相互作用的空间异质性信息。

研究人员借助功能化的纳米针芯片，利用其独特的高纵横比结构和良好的生物相容性的优势，开发出了在单细胞空间分辨率下检测lncRNA-RBP相互作用的技术。这种创新的方法可以同时捕获目标lncRNA及其相关的RBP，并将它们从活细胞内环境中分离出来。随后，将分离的蛋白直接在纳米针芯片上进行检测和可视化，使其信号与lncRNA的信号共定位，从而做到对lncRNA-RBP复合物的全面定量分析。

图1. Nano-SpatiaLR的设计与分析原理。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

利用该技术，研究人员追踪了MCF-7和HLF-1共培养细胞系中的lncRNA-RBP相互作用的动力学和空间异质性，描绘了MCF-7细胞相关纳米针的数据轮廓，该轮廓与同位置细胞的免疫染色图恰好对应，进一步验证了Nano-SpatiaLR能够在单细胞尺度分辨率下解码lncRNA-RBP相互作用的优势。

图2. MCF-7和HLF-1共培养系统中LncRNA-RBPs空间异质性定位。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

研究人员将Nano-SpatiaLR技术应用于临床结直肠癌的细胞样本，追踪了结直肠癌细胞增殖过程中细胞内lncRNA和RBP的时间-空间交互异质性动态。发现lncRNA HOTAIR及其与RBP EZH2和LSD1的相互作用在肿瘤生长中具有重要意义，并且这些相互作用在结肠癌细胞群中显示出独特的空间异质性模式。

图3. 追踪lncRNA-RBP在结直肠癌细胞增殖中的时空交互异质性。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，文章的第一作者是中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的博士生杨德元和硕士生李铖，通讯作者为中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的裴仁军研究员、王子迅副研究员，以及香港城市大学的史鹏教授。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Deciphering the Temporal–Spatial Interactive Heterogeneity of Long Non-Coding RNAs and RNA-Binding Proteins in Living Cells at Single-Cell Resolution

Deyuan Yang, Cheng Li, Yutong Kong, Yian Pei, Bing Miao, Gaole Dai, Pi Ding, Peng Shi*, Zixun Wang*, Renjun Pei*

J. Am. Chem. Soc., 2024, 146, 30, 20878–20890, DOI: 10.1021/jacs.4c05205