低丰度RNA检测：高灵敏度RNA凝胶成像平台如何捕捉弱带

稀缺RNA分子可视化的挑战

在分子生物学研究中，RNA分析面临独特挑战。RNA比DNA更不稳定，因此更难处理，更容易被降解，且通常存在量较少。这适用于许多重要RNA类别，如miRNA、非编码RNA或表达低的RNA转录本。由于这些分子难以操作，因此必须能够直观地观察这些大分子。

[GelGenie：一个基于人工智能的凝胶电泳图像分析框架]

这一难度因上述现象带来的一些近期进展而加剧。自2025年起，包括M. Aquilina在内的研究人员推出了GelGenie。GelGenie 是一款手动凝胶图像分析仪。GelGenie附带一套成像解决方案，旨在去除成像过程中的人工劳动。2026年，Y. Cheng及其作者在《自然通讯》发表的一篇文章中描述了一种高度灵敏的方法，用于检测血样中低丰度的循环肿瘤RNA（ctRNA）。他们的研究报告了所需的敏感性水平为0.059 ppm。

为什么检测表达量低的RNA能带这么复杂？

多种因素导致RNA带难以可视化。我会这样解释你的观察。

• 量不足：转录水平较低，因此荧光水平也较低，可能无法被影像系统检测到。

• 高背景：当荧光eRNA信号较弱时，RNA信号可能被背景荧光和非特异性染色掩盖。

• RNA断片：RNase作为样品制备步骤中最具非特异性、最具污染性的酶之一，可以降解RNA，导致多个波段的RNA信号断裂或模糊。

• 染色：RNA染色需要与所用染料特有的激发波长匹配，才能获得强烈信号。

• 配备专有硬件和深思熟虑设计的高性能RNA凝胶成像平台，是解决这些问题的方案。

RNA检测的关键技术

1. 高灵敏度CMOS相机

检测系统是现代RNA凝胶成像平台的基础。科学级CMOS摄像机，配备：

• 630万像素（MP），用于频段细节

• 66 dB信噪比，实现噪声中真实信号检测

• 过曝背景带的曝光水平降低

Longlight Technology的Gel Imaging System GI-200采用6.3百万像素高灵光度CMOS相机，即使在低光环境下也能提供清晰的频段。

2. 多源LED激励

不同RNA染色剂及其激发最大值之间存在权衡。一个多功能且集成的系统应具备：

• 跨紫外（302 nm）：溴化乙二和GelRed

• 跨蓝（470纳米）：SYBR Green II和SYBR Safe对用户和样品更安全

• 透明白：比色蛋白染色及菌落计数

该系统确保任何RNA染料的最佳激发。

低丰度RNA检测的最新突破

RNA检测的灵敏度取得了快速进步。

1. 斯塔拉德方法（2025）

STALARD方法（选择性靶标扩增用于低丰度RNA检测）是一种两步RT-PCR方法，用于扩增共享5'端序列的聚腺苷酸化RNA中选择的靶RNA。STALARD方法成功检测到拟南芥中低丰度的VIN3转录本和更低丰度的COOLAIR转录本，并解决了以往研究中出现的问题。

[STALARD：低丰度RNA检测的选择性靶标扩增 |植物方法 |施普林格自然链接]

2. SE-SPTM-PCR平台（2026年）

在最近的研究中，M. Aquilina等人于2026年发表在《自然通讯》上的一篇文章开发了SE-SPTM-PCR平台，该平台结合了选择性miRNA富集与终端选择性探针RT-qPCR。该系统灵敏度比传统茎环RT-qPCR高出100倍。在临床研究中，使用has-miR-92a-3p检测结直肠癌的AUC从0.72提升至0.85，涵盖96例患者。

[一种选择性富集和特异性探针末端介导策略

微小RNA的高灵敏度检测 |自然传播]

这些进展强调了一个关键点：检测方法的灵敏度必须与成像系统的灵敏度相匹配。即使是最好的放大策略，也需要可靠的可视化。

GI-200如何增强低丰度RNA可视化

长光科技's凝胶成像系统GI-200 采用了专门对RNA应用有利的设计特性。

1. 智能图像处理

自开发的软件支持：

• 自动曝光：根据信号强度优化捕捉时间

• 自动对焦：消除用户间差异

• 图像增强：提升对比度而不扭曲定量数据

用户只需点击照片按钮，就能缩短数据处理时间并提高效率。

2. 一体化集成

GI-200配备12.1英寸触摸屏，具备内置图像处理功能，无需外接电脑。这不仅节省了处理过程中的空间和时间。它对处理RNA特别有用，因为污染风险更高。

3. 凝胶切除的安全性

在切除用于RT-qPCR、测序、克隆等的RNA带时，安全性至关重要：

• 支持外部凝胶切割，实现更精准的弹力提取

• 覆盖紫外线屏蔽切割板，保护用户免受有害紫外线暴露

• 兼容蓝光模式，实现对将进行功能性检测的样品更安全且无害的可视化

改善RNA凝胶成像的实用建议

为了确保使用RNA凝胶成像平台的最大成功潜力，请考虑以下几点：

低丰度RNA成像流程

最新研究表明：

• 人工智能系统分析：GelGenie可在多种实验环境中自动检测凝胶带

• 多重成像：SATA-FISH系统能够灵敏检测FFPE组织中的短RNA序列

• 单分子分辨率：基于量子点的FRET报告探针可检测35 fM的细胞内mRNA

随着这些系统的进步，对高灵敏度RNA凝胶成像平台的需求也将相应增长。

结论

检测低丰度RNA在生命科学领域仍面临诸多难题。结合灵敏检测化学、强力放大和先进成像技术的进步，现在可以检测和量化最稀有的转录本。

Longlight Technologies的GI-200凝胶成像系统是最早为当前RNA研究需求设计的成像系统之一。通过集成6.3百万像素高灵敏度CMOS相机、多激发源和先进的成像自动化，GI-200为实验室提供了充分发挥RNA研究潜力所需的一切。

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常见问题解答

问题1。我也可以用同样的RNA凝胶成像系统来做DNA凝胶吗？

当然。现代成像系统可以通过改变激发源和成像染料，在RNA和DNA凝胶之间切换。

问题2。检测到的RNA最低量是多少？

配备6.3百万像素CMOS相机和66 dB信噪比，如GI-200等系统可以在PG级检测RNA。

问题3。蓝光比紫外线在RNA成像中更好吗？

蓝光比紫外线更安全、更不破坏RNA的激发源，尤其是用于下游应用的RNA。

问题4。我需要变性凝胶来做RNA成像吗？

是的。变性凝胶使用甲醛或尿素，能够实现基于尺寸的精确分离，无需RNA二级结构。

问题5。对于微弱的RNA带，自动曝光是如何工作的？

自动曝光优化了需要从噪点中提取信号的曝光时间，同时防止成像场的过曝。