一、分子定义与化学特性

DRAQ5（Deep Red Anthraquinone 5，CAS号：254098-36-7）是一种基于蒽醌骨架的远红外荧光DNA染料，化学名称为1,5-双{[2-(二甲基氨基)乙基]氨基}-4,8-二羟基蒽醌-9,10-二酮，分子式C₂₂H₂₈N₄O₄，分子量412.54。作为第二代活细胞DNA染料，DRAQ5突破了传统核染料（如DAPI、Hoechst）需要紫外激发和细胞固定的限制，为活细胞核成像和DNA定量分析开辟了全新维度。
独特的光谱特性：DRAQ5的最大激发波长为646 nm（结合DNA后），最大发射波长为681-697 nm（远红外区），这一光谱窗口完全避开了可见光区（400-600 nm），使其与绿色荧光蛋白（GFP）、异硫氰酸荧光素（FITC）、藻红蛋白（R-PE）等常用荧光标记实现完美兼容。值得注意的是，DRAQ5具有广泛的激发谱，可从488 nm（蓝色激光）到647 nm（红色激光）多线激发，适配绝大多数流式细胞仪和共聚焦显微镜配置。
化学计量结合机制：DRAQ5以高亲和力嵌入dsDNA的A-T碱基对之间，模拟组蛋白H2B的分布模式，导致16 nm的红移。与SYBR Green I等染料不同，DRAQ5与DNA结合后无荧光增强效应，其荧光强度与核DNA含量呈严格的化学计量比关系，这一特性使其成为DNA含量定量和细胞周期分析的理想探针。

二、核心优势：超越传统核染料的技术突破

1. 活细胞通透性与"免洗"流程

DRAQ5具有优异的细胞膜通透性，可直接加入活细胞培养基中，无需固定、透化或RNase处理。在流式细胞术中，这一特性实现了"无裂解、无洗涤"（no-lyse, no-wash）的操作流程——对于外周血或骨髓样本，DRAQ5可直接标记有核细胞，而红细胞因无核不被标记，从而避免了繁琐的红细胞裂解和密度梯度离心步骤，极大减少了细胞损失和实验变异。

2. 与GFP/FITC的完美兼容性

DRAQ5的远红外光谱彻底解决了核染料与GFP的串扰问题。在表达GFP融合蛋白的活细胞成像中，DRAQ5可同时标记细胞核，实现细胞形态与蛋白定位的同步观察。Schmitz等（2007）通过共表达核mRFP和GFP融合蛋白的细胞模型证实，DRAQ5与 autofluorescent proteins 之间无荧光渗漏，可清晰区分不同核区室。

3. exceptional光稳定性

与DAPI等易发生光漂白的染料相比，DRAQ5具有卓越的光稳定性，在长时间活细胞成像和连续扫描中保持信号强度恒定，适用于延时摄影（time-lapse）和长时间药物筛选实验。

三、多领域科研应用

1. 流式细胞术：细胞周期与倍性分析的金标准

细胞周期分析是DRAQ5最经典的应用。由于其化学计量结合特性，DRAQ5荧光强度直接反映细胞核DNA含量，可精确区分G0/G1期（2n DNA）、S期（2n-4n DNA）和G2/M期（4n DNA）细胞。在肿瘤细胞DNA倍性分析中，DRAQ5可检测非整倍体（aneuploid）细胞亚群，为肿瘤诊断和预后评估提供依据。
微小残留病（MRD）检测：Swerts等（2007）开发的三色流式细胞术方案将DRAQ5与免疫表型标记结合，可在10⁴个单核细胞中检测出25个DNA超二倍体肿瘤细胞（DNA指数=1.16），灵敏度达0.06%，为白血病微小残留病监测提供了高特异性工具。
复杂样本快速分析：在疟疾媒介冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）的免疫细胞分型研究中，研究者利用DRAQ5结合成像流式细胞术（Imaging Flow Cytometry），无需红细胞裂解即可从全血样本中鉴定出12个基于DNA含量（倍性）和形态特征的免疫细胞亚群，揭示了昆虫免疫系统的复杂性。

2. 高内涵筛选（HCS）与药物发现

在高通量药物筛选领域，DRAQ5作为核复染剂，为细胞增殖、细胞毒性和细胞周期干扰筛选提供了自动化解决方案。其远红外光谱避免了化合物自发荧光的干扰，特别适用于UV区有强吸收的候选药物库筛选。
In-Cell Western分析：DRAQ5可用于细胞内核蛋白的定量检测，替代传统的DAPI染色，实现与远红外二抗的多重标记，简化细胞裂解和Western blot步骤，实现靶蛋白表达的快速定量。

3. 心血管疾病与心肌细胞再生研究

在心脏再生医学领域，DRAQ5被用于心肌细胞核倍性分析。Bergmann等（2023）从扩张型心肌病（NICM）和缺血性心肌病（ICM）患者心脏组织中分离细胞核，利用PCM1抗体标记心肌细胞核，结合DRAQ5 DNA染色，发现患病心脏中心肌细胞核倍性显著增加（NICM组核倍性达291.7%，健康对照为176.9%），揭示了心肌细胞退行性病变的分子特征，为评估内源性心肌再生潜力提供了关键数据。

4. 活细胞成像与细胞动力学研究

延时显微镜观察：DRAQ5的快速摄取动力学（3分钟可见，13分钟达平衡）使其适用于实时细胞追踪。在细胞分裂、迁移和凋亡研究中，DRAQ5可持续标记DNA，无明显的细胞毒性或光毒性，支持长达数小时的活细胞成像。
细胞凋亡检测：凋亡细胞的核固缩和DNA片段化可通过DRAQ5荧光强度和分布模式识别。与Annexin V-FITC联用，可同时评估细胞膜完整性（早期凋亡）和核形态变化（晚期凋亡），提供更完整的细胞死亡时相信息。

5. 多色流式细胞术与免疫分型

DRAQ5的远红外发射使其成为多色流式panel的理想DNA标记。在14色及以上高维流式分析中，DRAQ5占据APC或APC-Cy7通道，释放FITC、PE、PerCP-Cy5.5等通道用于表面标志物检测，实现细胞周期状态与免疫表型的同步分析。
造血干细胞分析：在骨髓移植和白血病研究中，DRAQ5用于区分CD34+造血干/祖细胞的细胞周期状态，评估其增殖潜能和移植归巢能力。

DRAQ5活细胞DNA染料（远红外）凭借其独特的光谱特性、化学计量结合能力和"免洗"操作优势，已成为现代细胞生物学研究不可或缺的工具。从基础的细胞周期分析到复杂的高内涵药物筛选，从临床肿瘤诊断到心血管再生医学，DRAQ5持续推动着定量细胞分析技术的发展。随着多色成像和自动化平台的普及，DRAQ5及其衍生物将在精准医学和系统生物学研究中发挥更加关键的作用，为解析细胞异质性和动态行为提供可靠的核标记解决方案。