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強強聯合,協同創新|菲沙基因攜手晨星基因發布Hi-C驗證新技術Tn5-FISH,分辨精度邁入新臺階

發布時間:2021-8-9 9:40:00閱讀次數: 分享到:

近日,武漢菲沙基因信息有限公司(以下簡稱“菲沙基因”)與晨星基因(北京)智能科技有限公司(以下簡稱:晨星基因)簽署合作協議,就FISH系列產品的開發與應用達成戰略合作。雙方表示,此次合作將充分發揮菲沙基因在表觀遺傳領域的平臺服務經驗及晨星基因在分子成像技術研發及應用領域的優勢,雙方將在技術研發、技術服務與產品推廣、文章成果發表等方面進行深度合作,共同促進表觀遺傳學新技術的發展,深化雙方在各自領域的影響力。

在基因表達調控機制研究中,人們開發了多種方法來研究三維基因組中染色質的相互作用。熒光原位雜交FISH (fluorescence in situ hybridization)技術是通過熒光素標記的DNA探針與細胞核內的DNA靶序列雜交,從而可以在顯微鏡下可視化細胞核內染色體或基因的狀態,一直以來作為染色質構象捕獲Hi-C技術互作信息的重要驗證方法之一。TAD作為基因組三維結構的基本結構和功能單位,其大小通常在0.2-1 Mb之間,但一個典型的BAC克隆長達100-300kb,難以通過傳統FISH技術來確認這些位于TAD內部的短程互作。染色質的短距離相互作用的成像目前仍然是技術瓶頸。


解決該問題的核心是如何聚集更多的熒光基團到很短的目標區域。針對此問題,清華大學高軍濤研究組開發了一種分辨率可高達1kb、稱為Tn5-FISH(基于Tn5轉座酶的熒光原位雜交)的新技術(圖1)(Niu J, et al. Journal of Genetics & Genomics 2020)。它借助于Tn5轉座酶,通過“切割和粘貼”機制在將DNA切割成最短40 bp的小片段的同時,在片段兩段添加已知序列的接頭DNA序列,通過PCR擴增構建探針文庫,從而標記細胞核內的染色質。

圖1 Tn5-FISH技術原理


雙方合作提供的Tn5-FISH技術的理論上的最大標記密度是每Kb 長度上有50個熒光分子,從而大大提高了信噪比,有助于將信號與背景區分開。它的分辨率比傳統FISH高一兩個數量級,和超分辨成像結合,可用于對各種染色質相互作用和目標位點進行定位和成像,尤其是互作距離短于一個BAC長度、不能通過傳統BAC FISH所驗證、但在TAD內部大量存在的相互作用。與傳統FISH相比,Tn5-FISH無需BAC克隆,成本更低,速度更快,應用更靈活,結果更精準。


如圖2A下方的藍框所示,基于BAC克隆的傳統FISH所無法成像的互作位點4和5(兩個紅色箭頭所示),則可以使用Tn5-FISH進行成像:①橙色的BAC克隆由于橫跨位點4和5,而不能用于對互作進行成像;②紅色BAC克隆由于不能完全覆蓋位點5,容易出現標記錯誤,也不能被選用;③紫色和綠色BAC克隆分別完全覆蓋了位點5和4,但兩個克隆間有重疊,因此也不能用于對這兩個位點之間的互作進行成像。而分辨率更高的Tn5-FISH技術則可以對該互作位點進行成像。

圖2  Tn5-FISH的獨特之處、應用及專利轉化

(A)Tn5-FISH可以對基于BAC克隆的傳統FISH所無法成像的位點4和5(兩個紅色箭頭所示)之間的相互作用進行成像(該圖下方藍框所示)。

(A-C)Tn5-FISH的獨特之處及其在KRT基因簇上的一個應用。Hi-C頻率矩陣(A)中的三個位點site 1、2、3(分別用紅、藍、綠的橫條和箭頭表示)之間的相互作用(用紅色五星標出),可以用(B)中的三條橙色弧線來表示,并用(C)中的Tn5-FISH成像來進行驗證。

(D)該技術已獲得專利授權。

(E)Tn5-FISH的卡通示意圖。該技術的本質,是在很短的目標區域內,聚集盡可能多的熒光基團。


此次戰略合作將充分發揮各自的優勢,促進高新技術轉化,服務科學研究。雙方聯合可為廣大科研工作者提供更加全面的表觀遺傳學研究整體解決方案。雙方將本著“優勢互補、互惠互利、長期合作、共同發展”的原則,建立長期戰略合作伙伴關系。


關于菲沙基因

菲沙基因是一家集二代、三代測序、表觀遺傳學、單細胞技術服務、基因檢測和基因組醫學服務、生物信息技術和軟件開發服務、基因組數據庫搭建等上下游產業于一體的高新技術企業。在表觀遺傳學技術服務領域,菲沙基因的產品類型包括Hi-C、Capture Hi-C 、ATAC-seq、CUT&Tag、3C、FISH等技術,菲沙基因已成功完成了包括人類、動植物、微生物在內的數百個物種數千個項目的實驗及數據分析服務,研究成果在《Nature》、《Cell》、《Cell Research》等國際頂級期刊發表幾十余篇。菲沙基因期望與各領域的專家合作,提供專業細致的服務,共同攀登生命科學研究高峰。


關于晨星基因

晨星基因(北京)智能科技有限公司依托清華大學,是一家專注提供FISH系列分子成像技術服務的高新技術企業,產品包括傳統BAC FISH、及傳統BAC FISH以外的一系列FISH衍生技術,包括但不限于Tn5 FISH、OligoPaint、HD-FISH、MB-FISH等。晨星基因在世界上首次將PCR FISH和Tn5 轉座酶結合起來的Tn5-FISH技術成功突破了染色質短距離相互作用高分辨率成像的技術瓶頸,在醫學應用方向可以輔助染色體變異導致的疾病診斷,成為快速分子診斷、檢測或確認癌癥中典型細胞遺傳學變化的臨床工具。

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