金属离子在生物发展过程中扮演不可或缺的角色，对基因表达、酶活性和细胞信号传导等关键生命活动至关重要，并在维持细胞功能方面发挥着关键作用。在活细胞内，实现对金属离子在不同细胞器中时空分布的可视化成像对于全面了解金属信号及其在疾病状态中的调控作用具有至关重要的意义。然而，设计具备亚细胞分辨率的成像策略，特别是用于金属离子的原位成像，仍然是一个重大挑战。

近几年来，光激活的脱氧核酶（DNAzyme）探针因其良好的生物相容性和高时空分辨率而备受关注，广泛应用于时空控制的金属离子成像和分子诊断等领域。在前期研究的基础上，南京大学的张晶晶副教授、清华大学的向宇副教授和江苏科技大学的郑芬芬副教授合作，提出了细胞核特异性CRISPR/Cas9诱导的光激活DNAzyme探针PC-TSDP的设计、合成和评估，用于精确成像细胞核中的Zn²⁺。

该策略基于AND逻辑门控生物传感器，主要包括核定位的基因编辑系统（CRISPR/Cas9）介导的DNA双链断裂反应和470 nm光诱导DNAzyme的脱笼过程。作者证明了这种设计允许光激活探针在细胞核中原位激活，将该系统与三输入AND逻辑门控策略集成，成功用于核内Zn²⁺的高精度时空控制成像。

综上所述，作者成功开发了基于CRISPR/Cas9和470 nm光激活的双开关Zn²⁺成像系统。该系统结合了核特异性递送、时空控制的光激活和CRISPR/Cas9激活的优势，实现了细胞核内Zn²⁺的原位定位和光激活成像。此外，布尔逻辑门控策略和级联激活的结合进一步突出了其在精确监测肿瘤中Zn²⁺时空动态调控方面的实用性。由于许多金属离子特异性DNAzyme具有相似的活性结构，这种CRISPR/Cas9诱导的DNAzyme策略可以扩展到细胞核中其他金属离子的成像。总之，该研究为在亚细胞分辨率下研究金属离子的生物功能提供了一种新策略。