無害な光を用いたイメージングによる細胞内DNA・RNAの同時検出〜細胞老化・損傷の超早期発見による疾病予防・治療に向けて〜

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2025-10-27 物質・材料研究機構,名古屋⼤学,岐阜⼤学

物質・材料研究機構(NIMS)の研究チームは、紫外線を使わず可視光で細胞内のDNAとRNAを同時に可視化する新技術を開発した。従来の蛍光色素では紫外線照射による細胞損傷が課題だったが、新開発の色素「NARAZINE」は長波長光で発光し、細胞生存率を維持したまま核内DNAと細胞質RNAを識別できる。蛍光寿命イメージング顕微鏡(FLIM)との併用により、ライブセル観察で両者を区別可能にした。この手法は、がんや神経疾患などの遺伝子発現異常の早期診断・創薬スクリーニングに応用が期待される。成果は『Nature Communications』誌に掲載。

無害な光を用いたイメージングによる細胞内DNA・RNAの同時検出〜細胞老化・損傷の超早期発見による疾病予防・治療に向けて〜
図: 細胞に無害な赤色光〜近赤外光を2種類用いて励起することにより、
細胞内でDNAとRNAを同時に見分ける(左)と細胞が老化していくのがわかる(右)

<関連情報>

近赤外デュアルRNA/DNA標的プローブを用いた複数の細胞運命の記録の可視化 Visualizing the chronicle of multiple cell fates using a near-IR dual-RNA/DNA–targeting probe

Linawati Sutrisno, Gary J. Richards, Jack D. Evans, Michio Matsumoto, […] , and Katsuhiko Ariga
Science Advances  Published:22 Oct 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adz6633

Abstract

Early detection and late-stage cell fate assessment are key factors to develop therapeutic strategies, although current methods cannot capture early responses or distinguish multiple injury states, especially in ultraviolet-visible (UV-vis)–sensitive cells. Here, we introduce a method to simultaneously detect variations in RNA and DNA under near-infrared photoexcitation. Using a pyrazinacene-based probe (TEG8-N14), we unexpectedly achieved discrimination of multiple cell states, including apoptosis, necrosis, necroptosis, and senescence, based on RNA/DNA changes. Specifically, TEG8-N14 selectively stains necrotic cells in live samples, while after fixation, it allows detection of ultraearly senescence in UV-vis–sensitive cells, providing approximately twofold greater informational content than existing RNA or DNA fluorophores. These findings break current imaging barriers by enabling comprehensive visualization of single-cell fate histories without being affected by UV-vis or genetic manipulation.

細胞遺伝子工学
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