推荐一篇发表在JACS上的文章，本文的通讯作者是来自名古屋大学的Hiromu Kashida教授和Hiroyuki Asanuma教授。
荧光成像技术有助于理解各种生物现象，但是荧光光谱的重叠导致在实际应用中只能实现同时识别5个目标的水平，这阻碍了对涉及到许多生物分子的复杂生物功能的理解。在人们的探索后利用DNA技术的可编程性来克服该限制。将荧光染料结合的核酸引入DNA折纸和3D DNA纳米棒的方法，不仅可以通过荧光波长进行识别，还可以通过荧光强度或DNA纳米结构的几何形状进行识别。但是在实践中，DNA的设计仍具有复杂性，所以实现这种多路检测方法的仍具有挑战性。本篇文章开发了一种变色的荧光条形码（CCFB）的方法，基于次序性地小立足点介导的单链位移反应设计得到的简单小核苷酸实现了多路全面的生物标记。
本文中开发的CCFB方法是基于立足点的核酸链置换反应来确定在不同的时间节点下发出不同的荧光。具体的设计原理如下：每个用于荧光标记的DNA复合物由在每个末端拴有的荧光团和淬灭剂的寡核苷酸短链组成。在条形码复合体的初始状态下，只有末端的荧光团发出荧光，其他荧光团由于与邻近寡核苷酸的淬灭剂相互作用而被猝灭。随后，将互补的淬灭链杂交到立足点区域，并通过立足点介导的链置换反应去除末端寡核苷酸链，淬灭第一荧光团的荧光，并允许第二染料由于附近的淬灭剂的缺失而发出荧光。链位移可以重复导致荧光颜色的额外变化。如果有M种不同的荧光分子，有N次变化，那么该方法在理论上就可以有MN种不同的条形码。其中每个光点的发射颜色通过荧光显微镜可见。通过对采集到的图像进行颜色序列解码，可以识别出多个目标分子。该方法不仅可以实现多通路的成像，并且不需要大量探针和复杂的序列设计，也不需要洗涤的程序。此外，作者使用了无环的dthroninol核酸和D-aTNA作为原料，因此避免了与细胞内的DNA活RNA意外杂交，具有更高的催眠效率和更高的信噪比。总的来说该方法的试剂实现了多通路，简单，高效的荧光标记。
在实际的实验中，作者用了三种荧光集团分别为Cy5，Cy3以及FAM，它们的光谱可以很好的分开。CCFB复合物的荧光图案链同样设计了三种序列，分别起名为F1、F3、F5，按照上述设计作者将其连接在beads上，使其有更高效的载货水平。在检验了该复合物在颜色变化能力，特异性，反应速度等方面的性能后，作者将其应用到细胞内，和体外的验证中。实验发现，该方法可以有效地检测出很低的信号水平，并且可以同时监测不同生物分子的荧光水平。实验的最后，作者将其连接上特异性的抗体，实现了对应分子的多通路监测。
总之，作者利用DNA的移位反应，实现了细胞内的多通路荧光标记，该方法有望被用于全面地细胞生物分子成像。
本文作者：WYK
责任编辑：Guo ZH
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.1c09844
文章引用：DOI：10.1021/jacs.1c09844
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