ニュース｜UMass Amherst、生細胞内のRNAをリアルタイムで可視化する三色蛍光イメージングを開発

ニュース｜UMass Amherst、生細胞内のRNAをリアルタイムで可視化する三色蛍光イメージングを開発

マサチューセッツ大学アマースト校（UMass Amherst）の化学者らは、生きた哺乳類細胞内で複数のメッセンジャーRNA（mRNA）を同時に追跡できる、新たな三色蛍光イメージング法を開発しました。この技術では、異なる種類のRNAを異なる蛍光色で標識することで、細胞内での動的な挙動を観察できます。生命の基本分子であるRNAを理解するための重要なツールとなります。研究成果は最近、Nature Methodsに掲載されました。

RNAは生命において不可欠な役割を果たしていますが、その機能はまだ完全には解明されていません。RNAはDNAとタンパク質の間で情報を運び、細胞にタンパク質を作らせるだけでなく、遺伝子のスイッチがオンになるかオフになるかを調節し、細胞構造の組織化や形成にも関与します。RNAの機能異常は多くの疾患と密接に関連しているため、その自然な状態を損なわずにRNAを研究することは生命科学における大きな課題です。

「私たちはRNAの多くの機能に関心を持っています」と、UMass Amherstの化学助教で責任著者のJiahui ‘Chris’ Wu氏は述べました。「本当の問題は、それらをどう研究するかです。理想的なのは生きた細胞内で直接観察することですが、RNA分子はあまりにも小さいのです」

蛍光顕微鏡では通常、標的RNAに蛍光マーカーを付加し、複雑な細胞内背景の中で目立たせます。広く使われている手法の一つが「RNAヘアピン法」で、特定のRNAに蛍光タンパク質を融合して画像化します。しかし、蛍光シグナルが継続的に発生することが多く、背景ノイズが生じて画像の精度が低下します。

UMass Amherstのチームは、この手法を大きく改良しました。化学専攻の大学院生で筆頭著者のDaisy Pham氏によると、チームはRNA分子内の特定の構造に結合した後にのみ発光する新しい蛍光タンパク質を設計し、背景からの干渉を大幅に低減しました。さらに重要なことに、研究者らは緑、赤、遠赤色の光を発する、互いに直交する三種類の蛍光タンパク質を作製しました。これにより、異なる機能を持つRNAを同時に標識し、識別できます。

「これで、生きた細胞内で異なる種類のRNAが同時にどのように働くかを観察できるようになりました」とPham氏は述べました。「それぞれがどのように機能を果たすのかを正確に理解することに近づいています」

チームは、このイメージング法を研究コミュニティーが利用できるようにしており、RNA機能の研究における重要な新しいツールになる可能性があると強調しました。この方法により、RNA自体を大きく損なうことなく、細胞内からより正確で動的な情報を得られます。この進歩はRNAイメージングの能力を広げ、生命の仕組みやRNA関連疾患を理解するための方法論的基盤を提供します。

この研究は、米国国立衛生研究所（NIH）およびUMass Amherst応用生命科学研究所（IALS）の助成を受けました。IALSは、基礎研究を人の健康とウェルビーイングを向上させる革新的な応用へとつなげるため、29の大学部門からなる学際的な専門知識を結集しています。

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