Abstract Background NanoString’s GeoMx Digital Spatial Profiler (DSP) RNA assay can measure mRNA from hundreds of regions of customizable shape and size, yet it gives unique challenge in Quality Control(QC) and normalizating due to the omnipresent background noise incurred by the non-specific probe binding, which could not be addressed by conventional methods. Results and discussion Using Poisson Background model, Background Score Test, Negative Binomial threshold model and Poisson threshold model for normalization from the R package GeoDiff , we perform tasks including size factor estimation, QC and normalization on GoeMx RNA assay data. They are shown to outperform conventional methods like Limit of Quantification for QC as to consistency/false positive rate and 75% quantile normalization as to eliminating technical variability and recovering true signal. Conclusions We present a statistical model based workflow for QC and normalizing GeoMx RNA data using GeoDiff , justified by statistical theory and validated by real/simulated data.

Inflammation is an innate defense response of an organism to tissue damage which is accompanied by biological processes such as depolarization, autophagy, and endogenous bisulfite production. As a novel type of iron-dependent programmed apoptosis, ferroptosis accumulates an excessive lipid peroxide, leading to fluctuations of polarity and SO2. To study the dynamic correlation between SO2 and polarity of these two diseases is of great significance for revealing the precise regulation mechanism of inflammation and ferroptosis. In this research, a multicolor fluorescent probe BDMOB was developed by coupling a sulfur dioxide response site with push-pull electrons, realizing orange and near-infrared fluorescence emission, allowing to the simultaneous detection of polarity and SO2. With its attractive AIE and NIR properties, BDMOB is able to effectively prevent background interference and effectively solve the problem of fluorescence quenching. For the first time, the slight fluctuations in SO2 and polarity during inflammation and ferroptosis is shown by examining parameter changes during aberrant processes at the in vivo and in vitro levels. This offers fresh insights into the diagnosis and therapy of disease processes.

Mitochondria play a pivotal role in maintaining normal physiological functions. Mitochondrial autophagy, namely, mitophagy, is a selective catabolic disposal of impaired mitochondria through an autophagic mechanism during episodes of mitochondrial harm. This selective removal, e.g., mitophagy, is essential for mitochondrial quality control and is closely related to the pathogenesis of many diseases. The abnormal buildup of defective mitochondria in vivo was used as a target to prevent the development of cancer. The mitochondrial autophagy process of disease-related cells is usually accompanied by a decrease in polarity and pH, and the fluorescence sensing effects caused by these two factors are usually contradictory. Here, we propose a reinventing strategy to develop a dual-channel and dual-responsive fluorescent probe

Discerning and quantifying the critical biothiols cysteine (Cys), homocysteine (Hcy), and glutathione (GSH) are vital for understanding their synergistic roles in biological systems. In this study, we synthesized a series of phenylethynylcoumarin fluorescent probes with varied structures to investigate the mechanisms underlying biothiol detection. We found that different substituents (−OCH3, −H, −CN) at the para-position of the phenylacetylene, combined with an aldehyde group at the 3-position of the coumarin, significantly affected the probes' reactivity and produced distinct response patterns toward biothiols. These insights enable the strategic development of fluorescent probes tailored to provide the personalized and discriminative detection of these biothiols. Additionally, probes CPOMe and CPCN were specifically evaluated for their efficacy in physiological environments, demonstrating their ability to accurately distinguish between Cys, Hcy, and GSH in living cells through unique fluorescent signals.

Mitochondrial DNA (mtDNA) damage is a prevalent phenomenon that has been proven to be implicated in a wide spectrum of diseases. However, the progressive attenuation of probe signals in response to mtDNA damage within living cells inherently limits the sensitivity and precision of current probes for detecting mtDNA damage. Herein, we employ an innovative organelle signal ratio imaging approach, utilizing the mitochondria-nucleus migration probe MCQ, to achieve unparalleled sensitivity in detecting mtDNA damage in living cells. MCQ exhibited an initial preferential binding to mtDNA, facilitated by its cationic quinolinium moiety, but migrated to the nucleus upon mtDNA damage. This unique migration behavior not only enhanced the spatial identifiability of mtDNA damage but also amplified detection sensitivity and precision significantly by harnessing the intensified nucleus signal against the attenuated mitochondrial signal. This innovative approach established a positive correlation between the signal and mtDNA damage, enabling the detection of even subtle mtDNA damage at the early stage of apoptosis with a remarkable 23-fold enhancement following just 5 min H

Ferroptosis is an iron-dependent programmed cell death that is characterized by the dysregulation of lipid reactive oxygen species (ROS) production, causing abnormal changes in hypochlorous acid (HClO) levels in lysosomes. Super-resolution imaging can observe the fine structure of the lysosome at the nanometer level; therefore, it can be used to detect lysosome HClO levels during ferroptosis at the suborganelle level. Herein, we utilize a ratiometric fluorescent probe,