研究人员开发出一种荧光DNA传感器，可完整呈现活细胞内DNA损伤与修复的全时序动态过程。这种实时成像技术为细胞如何保护遗传密码提供了更清晰、更精确的观察窗口。
癌症生物学、药物安全研究和衰老领域均有望受益于乌得勒支大学研发的这项荧光传感器技术。该新型技术使科学家能够实时观察活细胞内部发生的DNA损伤与修复过程。这项发表在《自然·通讯》期刊上的突破性进展，实现了此前无法开展的实验类型。
人体细胞中的DNA持续遭受阳光、化学物质、辐射甚至正常代谢过程的损伤。绝大多数损伤能被迅速修复，但当修复机制失效时，这些错误可能引发衰老、癌症及其他多种疾病。
多年来，研究人员难以直接观测这些修复事件的实时发生过程。传统方法通常需要在不同时间点杀死并固定细胞，只能获取孤立片段而非连续画面。
活细胞DNA损伤传感器新突破
乌得勒支大学科学家现推出可改变这一局面的传感器。该工具使研究者能在活细胞乃至活体生物内观测损伤的出现与消退。据《自然·通讯》发表的研究显示，此能力开启了此前无法实现的实验路径。
首席研究员通贾伊·博贝克指出，该方法能"在不干扰细胞活动的前提下观察内部过程"。他强调，常见工具如抗体和纳米抗体往往与DNA结合过紧，会干扰细胞自身的修复系统。
"我们的传感器与众不同，"他解释道，"其构件源自细胞天然使用的蛋白质，能自主结合并脱离损伤位点，因此我们观察到的是细胞的真实行为。"
荧光传感器工作原理
该系统将荧光标记连接至细胞自有蛋白的小型结构域。此结构域仅短暂识别受损DNA特有的标记物，由于相互作用温和且可逆，传感器能在不影响细胞修复工作的前提下高亮标记损伤区域。
参与工具设计与评估的生物学家里卡多·卡多索·达席尔瓦回忆道："测试药物时，我看到传感器在商业抗体标记的相同位置发光，那一刻我确信它会成功。"
DNA修复的连续动态视图
与传统方法的差异显著：研究者不再需要开展大量独立实验来捕捉不同瞬间，而是能将整个修复序列视为连续影像进行观测。他们可追踪损伤发生时间、修复蛋白抵达速度及问题解决时刻。"这不仅提供更多数据、更高分辨率，更重要的是呈现了活细胞内真实发生的场景，"达席尔瓦强调。
研究团队还将该传感器应用于实验室培养皿之外。乌得勒支大学合作者在模式生物秀丽隐杆线虫中成功使用该工具，同样精准揭示了线虫发育过程中的程序化DNA断裂。博贝克表示："这证明该工具不仅适用于实验室细胞，更能在真实活体生物中应用。"
该技术的潜力远超修复过程观测。其蛋白结构域可连接其他分子组件，使科学家能绘制全基因组DNA损伤位点图谱，或确定聚集在损伤区域的蛋白质类型。研究者还可重定位细胞核内受损DNA，以验证位置对修复效率的影响。"取决于你的创造力和研究问题，这个工具拥有多种应用可能，"达席尔瓦补充道。
提升医学与药物研究的精准工具
尽管该传感器本身并非治疗方法，却将显著改进医学研究。许多癌症疗法通过故意损伤肿瘤细胞DNA发挥作用，而早期药物研发常需精确测量化合物造成的损伤程度。
"目前临床研究者多依赖抗体进行此类评估，"博贝克指出，"我们的工具可使测试更廉价、更快速且更准确。"团队还认为其在临床场景具有潜力，例如研究自然衰老过程或检测辐射等致突变因素的暴露情况。
该创新已引发广泛关注。论文发表前，多家实验室已主动联系团队，希望将其用于自身修复研究。为满足需求，研究者已无限制开放该技术。博贝克表示："所有资料均已在线公开，科学家可立即使用。"
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