Nat Methods | 陈玲玲团队开发abcFISH技术，实现环状RNA空间异质性的多重单分子可视化

环状RNA（circRNA）与其线性对应物具有相同的初级序列，唯一的区别在于存在反向剪接位点（BSJ）。circRNA的功能与其在细胞内的丰度和亚细胞定位密切相关。

虽然通过对高通量RNA测序数据进行计算分析可以实现circRNA的定量，但评估其精确的亚细胞定位仍然具有挑战性。原位杂交技术提供了一种直接确定circRNA亚细胞定位的方法，但在区分circRNA与同源线性mRNA时面临困难。

单分子荧光原位杂交等技术虽然能区分两者，但通常局限于较大的circRNA，且对大多数丰度较低的circRNA无效。因此，开发一种高特异性且不受长度限制的单分子circRNA成像方法对于解析其空间异质性至关重要。

2026年11月5日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲团队在Nature Methods发表了题为“abcFISH enables multiplexed, single-molecule visualization of circular RNA spatial heterogeneity”的研究论文。该研究开发了一种基于扩增子的环形RNA荧光原位杂交技术（abcFISH），通过靶向BSJ的滚环扩增（RCA）策略，实现了circRNA的高特异性、多重单分子成像。

文章索引

【标题】abcFISH enables multiplexed, single-molecule visualization of circular RNA spatial heterogeneity

【发表期刊】Nature Methods

【发表日期】2026年11月5日

【作者及团队】中国科学院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲团队

【IF】28.2

研究结果

一、通过滚环扩增实现单分子circRNA检测

研究人员设计了靶向BSJ的挂锁探针和引物探针，利用滚环扩增技术放大了检测信号。

通过在HeLa细胞中对低丰度的circXPO1（2,3,4）进行探针平铺测试，证实了该技术相比传统方法具有更高的信噪比和特异性。

二、基于滚环扩增的abcFISH在circRNA成像方面优于现有方法

通过与circFISH和基于杂交链式反应（HCR）的扩增FISH（ampFISH）对比，abcFISH在检测低丰度circRNA时展现出更高的特异性和信噪比。

此外，abcFISH不受circRNA长度限制，且探针设计简便，无需复杂的计算后处理即可实现精准定量。

三、abcFISH在多种circRNA中展现出定量准确性

在基因敲入小鼠模型中，研究人员利用abcFISH在组织切片中同时检测了人类circPOLR2A（9,10）和EGFP的mRNA。

结果显示该circRNA在心脏、肾脏等不同组织及其内部亚结构（如肾小球和肾小管）中的表达和环化效率存在显著异质性。

四、跨细胞类型的多重定量circRNA成像

结合单细胞标记物成像，研究发现circPOLR2A（9,10）在小鼠海马不同细胞类型（如脉络丛上皮细胞与少突胶质细胞）中的表达差异巨大。

通过与已知的RNA结合蛋白（RBP）表达谱进行相关性分析，提出circRNA的异质性表达可能受多种RBP的组合调控。

五、abcFISH实现体内circPOLR2A（9,10）的成像与定量

多重abcFISH成像显示，Cdr1as和circAnks1b（5,6,7,8）在海马体中高度富集，但分布模式截然不同。

Cdr1as主要定位在神经元细胞质中，而circAnks1b（5,6,7,8）则显著富集于细胞核内，表明它们具有不同的生物学功能。

六、circPOLR2A（9,10）在海马细胞类型间的表达异质性

优化透化条件后，abcFISH与免疫荧光结合显示Cdr1as和长链非编码RNA Cyrano均主要定位于神经元胞体。

单细胞定量分析直接在空间上证实了两者表达水平的显著正相关，支持了Cyrano稳定Cdr1as的作用模型。

七、多重circRNA成像揭示海马亚区域富集

通过静脉注射AAV递送治疗性双链circRNA（ds-cRNA）至阿尔茨海默病小鼠模型，abcFISH成功在海马中定位了外源ds-cRNA。

图像量化证实了表达ds-cRNA的细胞周围星形胶质细胞浸润显著减少，直观展现了其在体内的抗炎疗效。

总结

本研究创新性地开发了abcFISH技术，突破了传统circRNA成像在长度和特异性上的局限，实现了在单细胞和组织水平上的多重、定量单分子可视化。该工具为解析circRNA的空间异质性、RBP调控机制及其作为新型疗法的体内分布与功能验证提供了强大的技术支撑。