荧光探针是生物分析科学中的重要工具，其研发长期受限于传统的骨架结构，导致许多既往已知的染料骨架未能得到充分探索。通过合理的结构修饰改善二芳基甲烷染料的内在不稳定性，本研究揭示了这些染料的潜在价值，并证明这些长期被忽视的结构可以作为具有实际生物应用价值的荧光团。代表性衍生物 TiCa 能够实现对线粒体 R-loop 的活细胞可视化，克服了基于抗体的方法仅适用于固定样本的局限性。重要的是，TiCa 与天然 RNA-DNA 杂合体形成的共晶结构为解析其识别机制提供了直接分子证据，证实了其选择性和荧光响应。TiCa 能够在不同细胞条件下监测线粒体 R-loop 的动态变化，这使其成为研究这些调控核酸结构的实用工具，有助于深入地了解它们在线粒体基因组稳态维持和疾病发生发展中的作用。更广泛地说，这项研究强调了重新审视未被充分探索的染料骨架的重要性，并可能激发对其他潜力尚未挖掘的发色团家族的开展进一步探索，从而为生物成像和生物分析化学领域的发展提供新的动力。

近日，中山大学药学院谭嘉恒团队在《Chem》上发表题为 “Unlocking the potential of diarylmethane dyes for living systems” 的研究成果。该研究通过优化二苯甲烷染料结构，开发出新型稳定荧光探针 TiCa，实现活细胞中线粒体 R-loop 的高灵敏度成像与动态监测，并揭示其通过特异性识别 RNA-DNA 杂交双链的分子机制。该成果为线粒体基因组调控和疾病机制探索提供了新工具，同时证实传统染料骨架的潜在生物医学价值。

图F HeLa 细胞的 MI-SIM 活细胞图像：细胞同时用 5 nM TiCa 和 50 nM MitoTracker deep red 处理。右侧图为白色方框标注区域的放大图。细胞图像的比例尺为 10 μm。

除了本研究外，MI-SIM*（智能结构光超分辨显微镜）还能实现对其他各类细胞器和人工化学物质的超分辨级别拍摄，且无需特殊标记，即可实现 60 nm 分辨率的多通道超分辨成像。此外，还能在超分辨尺度以极高的时空分辨率观察线粒体等细胞器的各种动态过程。同时 MI-SIM 可兼容实现不同倍数、不同介质的超分辨动态捕捉。结合集成有多种高保真图像增强、AI识别、分割和去噪功能的 FINER 软件（通用型荧光图像分析软件），为活细胞及各类材料样本提供了一套完整的荧光超分辨成像解决方案。

* MI-SIM 为 HIS-SIM 产品升级版本的命名，MI 代表 Machine Intelligent。