L-DNA力学探针用于细胞间机械力的长程成像

推荐一篇发表在Angew上的文章，Nuclease-Resistant L-DNA Tension Probes Enable Long-Term Force Mapping of Single Cells and Cell Consortia，文章的通讯作者是来自美茵茨大学的Andreas Walther教授，Walther教授主要从事自擦水凝胶、机械传感材料等类生命材料的开发。

细胞在细胞外基质中不断地感知和响应大量的物理刺激。机械转导是将机械信号转导成生化信号来调节细胞命运的过程。由于DNA探针具有精确可编程的优点，在细胞机械传感表征中有着广泛的应用。细胞的机械力响应通常是长程作用，通常需要对待测体系进行较长时间的成像。然而，DNA探针在细胞培养中很容易被DNA酶分解，因而限制了它们在长时间成像中的应用。

本文作者设计开发了基于生物D-DNA的立体异构体，L-DNA的细胞机械力探针，利用立体异构带来的核酸酶耐受性实现了对细胞机械力响应的长程成像。他们首先基于此前的研究设计合成了带有荧光基团的L型拉链式DNA机械探针，并在溶液中对比了D型和L型DNA探针的稳定性。实验结果表明，D型DNA探针在几小时内就发生了显著性的降解，而L型的DNA探针则在72小时后仍维持较高的稳定性，表明L型DNA确实对自然界内的DNA酶具有良好的耐受性。探针在溶液水平取得了良好的效果后，研究者们将L型DNA探针应用于了活细胞之中，与此前的稳定性测试结果一致，L型DNA探针在72小时后仍能维持高质量的成像效果，而D型探针几小时后成像质量就出现了大幅度下降。L型探针的高稳定性，不仅可以长时间成像，而且避免了因为探针分解带来的信号污染能更真实地表征细胞表面的机械力情况。最后，作者利用该L型探针对细胞微小运动进行了检测，并生成了单细胞和集体迁移细胞群体的长程机械力图谱。