实时观察DNA的修复！
难以被看见的损伤
我们细胞中的DNA，无时无刻都在遭受来自阳光、化学物质、辐射，以及维持生命活动的各种生物过程的损伤，这些损伤会威胁基因组的完整性和正常功能。通常，细胞能快速且高效地修复这些损伤，但当修复能力下降时，后果就可能十分严重，甚至能导致衰老、癌症，以及多种疾病。因此，理解细胞应对DNA损伤的分子机制，对于开发新的治疗方法至关重要。
然而，长期以来，由于缺乏能够在不干扰细胞行为的情况下，客观呈现DNA损伤动态的探针工具，科学家一直难以在“活细胞”甚至是“活体动物”中，实时观测DNA的损伤与修复。目前的大多数研究方法，都涉及到在不同时间点杀死并固定细胞，进而只能获得修复过程的一些“静态快照”。
如今，一种全新的工具彻底改变了这种局面。
在一项新发表于《自然·通讯》杂志的研究中，一个研究团队发展了一种新型的荧光传感器——能让科学家在“不打扰细胞的情况下”，实时观察活细胞内DNA的损伤与修复过程。这一成果为过去无法开展的实验打开了大门，也为癌症研究、药物安全测试以及衰老生物学带来了重大推动。
照亮DNA损伤的传感器
现有的研究工具，如抗体或纳米抗体，往往会与DNA紧密结合，而一旦结合得过于紧密，就可能干扰细胞自身的修复机制。
新的传感器则不同，它是一种全新的蛋白质探针——由细胞本来就在使用的天然蛋白质片段构建而成。它能自行地来到DNA损伤处，又自行离开，使得科学家观察到的是细胞的真实行为。
荧光传感器在活细胞中的工作情况，当传感器与DNA损伤位点结合时，就会出现明亮的绿色光点。（视频/Aschwin Tenfelde via YouTube）
具体而言，这种传感器的工作原理是：它在从细胞自身蛋白质中借来的一个小结构域上，附着一个荧光标签，这个结构域会短暂地与受损DNA上出现的特定标记γH2AX相结合。这种相互作用是温和且可逆的，它能够在不阻碍细胞正常的修复过程的情况下照亮受损位置。
与过去的研究方法相比，这种差异十分显著。研究人员不再需要做十个独立实验来捕捉十个时间点，而是可以在一段连续的“影片”中观察整个修复过程。他们能够看到损伤何时出现、修复蛋白质能多快速地赶来，以及细胞最终何时解决问题。这意味着，研究人员能获得更多数据、更高的分辨率，并且更真实地看到活细胞内部实际发生的情况。
此外，研究团队还进一步在一种广泛用于生物学研究的模式动物——秀丽隐杆线虫（C. elegans）中测试了这种传感器。研究结果表明，这种传感器在秀丽隐杆线虫中同样表现出色，并且揭示了其发育过程中出现的程序化DNA断裂——这是一个关键节点，这表明这个工具不仅适用于实验室细胞，也能用于真正的活体生物。
向所有研究者开放
研究人员还表示，这种工具的用途已远不止观察修复过程，还可以与其他分子模块自由搭配，用于绘制DNA损伤在基因组中的分布图，也能找出哪些蛋白质会聚集在损伤处。他们甚至可以将受损DNA移动到细胞核内的不同区域，探究哪些因素会影响修复。
虽然这种传感器本身并非一种医学治疗手段，但它可能影响医学研究。例如，许多癌症疗法是通过有意破坏肿瘤细胞的DNA来发挥效果的。在药物研发早期，科学家必须准确测量一种化合物会造成多少DNA损伤。目前，临床研究人员通常使用抗体来做这些评估，而这种新工具能让癌症疗法的测试变得更便宜、更快速、更精确。研究人员还设想了许多可能的临床应用，从研究自然衰老过程，到检测辐射或诱变物暴露。
这项工具已经引起了广泛关注。甚至在论文发表前，就已经有其他实验室在联系他们，希望在自己的DNA修复研究中使用这种传感器。为了支持研究，作者团队已经将所有信息在网上开放，供科学家们立即使用。
#参考来源：
https://www.uu.nl/en/news/new-sensor-lets-researchers-watch-dna-repair-in-real-time
https://www.nature.com/articles/s41467-025-65706-y
#图片来源：
封面图&首图：FotoRichter / Pixabay 之前做生物实验老愁没法实时看DNA修复，这新工具太牛了！
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