癌症研究、药物安全测试和衰老生物学可能都将从乌得勒支大学开发的一种新型荧光传感器中获得重大推动。这种新工具使科学家能够在活细胞内部实时观察DNA损伤和修复过程。这项发表在《自然通讯》杂志上的研究成果，为此前无法进行的实验打开了大门。
我们细胞内的DNA不断受到阳光、化学物质、辐射的损害，甚至是我们维持生命活动的许多过程本身也会造成损伤。通常情况下，细胞能够快速高效地修复这些损伤。但当修复失败时，后果可能很严重，会促进衰老、癌症和其他疾病的发展。
然而，到目前为止，科学家们很难在修复过程发生时进行实时观察。大多数方法需要在不同时间点杀死并固定细胞，只能提供这些过程的快照。
DNA损伤传感器
乌得勒支大学的研究人员现在已经开发出一种彻底改变这一局面的工具。他们开发的DNA损伤传感器使科学家能够观察损伤如何在活细胞甚至活生物体中形成和消失。这项研究为此前不可能进行的实验打开了大门。
主要研究者Tuncay Baubec将这一创新描述为一种"不干扰细胞"就能观察细胞内部的方法。他解释说，现有的工具，如抗体或纳米抗体，往往与DNA结合得太强。一旦附着，它们可能会干扰细胞自身的修复机制。
"我们的传感器不同，"他说，"它由细胞已经使用的天然蛋白的部分构成。它能够自行与损伤位点结合和脱离，因此我们看到的是细胞的真实行为。"
"这将会成功"
该传感器通过将荧光标记附着在从细胞自身蛋白质借来的一个微小结构域上而发挥作用。这个结构域会短暂地与受损DNA上出现的标记结合。由于这种相互作用温和且可逆，它能照亮损伤部位而不阻碍修复过程。
负责设计和测试该工具的生物学家Richard Cardoso Da Silva清楚地记得他意识到他们拥有某种特别东西的时刻。"我正在测试一些药物，看到传感器在商业抗体标记的相同位置亮起，"他说，"那一刻我想：这将会成功。"
更真实的图像
与早期方法的差异是显著的。科学家们现在无需进行十个独立实验来捕捉十个时间点，而是可以在一个连续的"电影"中跟踪整个修复过程。他们可以看到损伤何时出现、修复蛋白多快到达，以及细胞最终何时解决问题。"你会获得更多的数据、更高的分辨率，更重要的是，获得活细胞内部实际发生情况的更真实图像，"Cardoso Da Silva说道。
从实验室细胞到活生物体
该团队没有止步于培养细胞。乌得勒支大学的合作者在生物学中广泛使用的线虫C. elegans上测试了这种蛋白质。传感器在那里表现同样出色，并揭示了线虫发育过程中形成的程序性DNA断裂。对Baubec来说，这是一个关键时刻。"它表明该工具不仅适用于实验室中的细胞，还可以在真正的活生物体中使用。"
发现影响修复的因素
现在的可能性远远超出了观察修复过程。这种蛋白质可以自由地与其他分子部分连接。这意味着研究人员可以利用它来绘制DNA损伤在基因组中发生的位置，并确定哪些蛋白质聚集在受损位点周围。他们甚至可以将受损DNA移动到细胞核内的不同位置，以观察影响修复的因素。"根据你的创造力和问题，你可以以多种方式使用这个工具，"Cardoso Da Silva说。
更准确的医学研究
尽管传感器本身不是一种医疗治疗方法，但它可能影响医学研究。许多癌症疗法通过故意损伤肿瘤细胞的DNA而起作用。在早期药物开发中，科学家需要精确测量一种化合物造成的DNA损伤程度。
"目前，临床研究人员通常使用抗体来评估这一点，"Baubec说，"我们的工具可以使这些测试更便宜、更快、更准确。"研究人员还设想在临床实践中使用它，从研究自然衰老过程到检测辐射或诱变暴露。
供所有研究人员使用
他们的工具已经引起了关注。甚至在发表之前，其他实验室就联系了他们，渴望在自己的DNA修复研究中使用这种传感器。为了支持这一点，该团队已将工具公开提供。Baubec说："一切都在网上。科学家可以立即使用。"
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