综述：基于荧光RNA适体的生物传感器在细胞成分多样化照明中的应用：从标准化到创新

这篇综述系统阐述了基于荧光RNA适体（FRAP）的生物传感器技术进展，聚焦其通过RNA可编程性实现小分子、蛋白质和RNA的动态可视化监测，总结了传感器构建方法（如SELEX筛选、核酶诱导切割）、性能优化策略（如人工凝聚体增强稳定性）及在活细胞成像中的应用（如代谢物追踪、RNA定位），为解码复杂细胞响应提供创新工具。

　　

荧光RNA适体生物传感器的崛起

随着绿色荧光蛋白（GFP）在活体成像中的局限性逐渐显现，基于荧光RNA适体（FRAP）的生物传感器凭借其可编程性和模块化优势崭露头角。这类传感器通过特异性结合荧光团（如DFHBI-1T、TMR-DN）形成RNA-荧光复合物，其发光机制主要包括扭曲分子内电荷转移（TICT）恢复、接触淬灭（CQ）破坏和螺内酯化（SP）三种类型。

传感器构建策略的创新

双链介导的荧光恢复是经典设计，如Spinach通过2 bp双链稳定G-四链体结构；核酶切割系统则利用锤头核酶自剪切释放FRAP模块，实现c-di-GMP检测；SELEX直接筛选可开发适配新靶点的转换模块，但耗时较长；动态结构集合导向设计通过人工RNA结构集合实现"即插即用"式传感器构建，如SSPepper-Apt平台。

性能表征标准化体系

动态范围（最高达130倍）、EC₅₀（μM至nM级）和响应时间（最快2分钟）是核心参数。例如，Pepper-SAM传感器在哺乳动物细胞中实现S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的比率成像，而Broccoli-ATP传感器可监测线粒体活性变化。选择性测试需涵盖结构类似物（如SAM vs SAH），以验证特异性。

活细胞应用场景拓展

在代谢监测中，SAM-III核开关改造的传感器成功追踪细菌内SAM动态；蛋白质成像方面，MS2衣壳蛋白（MCP）标记系统实现病毒侵染实时追踪；RNA追踪技术如split-Broccoli通过互补配对激活荧光，实现β-actin mRNA成像。值得注意的是，串联多价设计（如iPepper）显著提升低丰度RNA检出率。

性能优化前沿策略

人工凝聚体（如CUG重复序列驱动的FLARE）将传感器局部浓度提升42.8倍；正交双色系统（如Pepper620/Broccoli）通过F30支架消除FRET干扰，实现SAM/四环素同步检测；信号放大电路（如CHARGE）催化激活数百个Broccoli单元，将检测限降至2.5 nM。

挑战与未来方向

当前瓶颈包括：近红外（NIR）FRAP量子产率低（如Squash-DFQL-1T）、内源性RNA干扰、以及多通道串扰问题。深度生成设计等AI技术或将加速新型FRAP开发，而CRISPR-FRAP联用系统有望实现基因组位点动态成像。这些突破将推动该技术在肿瘤代谢、神经退行性疾病等研究中的应用。