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    强强联合,协同创新|菲沙基因携手晨星基因发布Hi-C验证新技术Tn5-FISH,分辨精度迈入新台阶

    发布时间:2021-8-9 9:40:00阅读次数: 分享到:

    近日,武汉菲沙基因信息有限公司(以下简称“菲沙基因”)与晨星基因(北京)智能科技有限公司(以下简称:晨星基因)签署合作协议,就FISH系列产品的开发与应用达成战略合作。双方表示,此次合作将充分发挥菲沙基因在表观遗传领域的平台服务经验及晨星基因在分子成像技术研发及应用领域的优势,双方将在技术研发、技术服务与产品推广、文章成果发表等方面进行深度合作,共同促进表观遗传学新技术的发展,深化双方在各自领域的影响力。

    在基因表达调控机制研究中,人们开发了多种方法来研究三维基因组中染色质的相互作用。荧光原位杂交FISH (fluorescence in situ hybridization)技术是通过荧光素标记的DNA探针与细胞核内的DNA靶序列杂交,从而可以在显微镜下可视化细胞核内染色体或基因的状态,一直以来作为染色质构象捕获Hi-C技术互作信息的重要验证方法之一。TAD作为基因组三维结构的基本结构和功能单位,其大小通常在0.2-1 Mb之间,但一个典型的BAC克隆长达100-300kb,难以通过传统FISH技术来确认这些位于TAD内部的短程互作。染色质的短距离相互作用的成像目前仍然是技术瓶颈。


    解决该问题的核心是如何聚集更多的荧光基团到很短的目标区域。针对此问题,清华大学高军涛研究组开发了一种分辨率可高达1kb、称为Tn5-FISH(基于Tn5转座酶的荧光原位杂交)的新技术(图1)(Niu J, et al. Journal of Genetics & Genomics 2020)。它借助于Tn5转座酶,通过“切割和粘贴”机制在将DNA切割成最短40 bp的小片段的同时,在片段两段添加已知序列的接头DNA序列,通过PCR扩增构建探针文库,从而标记细胞核内的染色质。

    图1 Tn5-FISH技术原理


    双方合作提供的Tn5-FISH技术的理论上的最大标记密度是每Kb 长度上有50个荧光分子,从而大大提高了信噪比,有助于将信号与背景区分开。它的分辨率比传统FISH高一两个数量级,和超分辨成像结合,可用于对各种染色质相互作用和目标位点进行定位和成像,尤其是互作距离短于一个BAC长度、不能通过传统BAC FISH所验证、但在TAD内部大量存在的相互作用。与传统FISH相比,Tn5-FISH无需BAC克隆,成本更低,速度更快,应用更灵活,结果更精准。


    如图2A下方的蓝框所示,基于BAC克隆的传统FISH所无法成像的互作位点4和5(两个红色箭头所示),则可以使用Tn5-FISH进行成像:①橙色的BAC克隆由于横跨位点4和5,而不能用于对互作进行成像;②红色BAC克隆由于不能完全覆盖位点5,容易出现标记错误,也不能被选用;③紫色和绿色BAC克隆分别完全覆盖了位点5和4,但两个克隆间有重叠,因此也不能用于对这两个位点之间的互作进行成像。而分辨率更高的Tn5-FISH技术则可以对该互作位点进行成像。

    图2  Tn5-FISH的独特之处、应用及专利转化

    (A)Tn5-FISH可以对基于BAC克隆的传统FISH所无法成像的位点4和5(两个红色箭头所示)之间的相互作用进行成像(该图下方蓝框所示)。

    (A-C)Tn5-FISH的独特之处及其在KRT基因簇上的一个应用。Hi-C频率矩阵(A)中的三个位点site 1、2、3(分别用红、蓝、绿的横条和箭头表示)之间的相互作用(用红色五星标出),可以用(B)中的三条橙色弧线来表示,并用(C)中的Tn5-FISH成像来进行验证。

    (D)该技术已获得专利授权。

    (E)Tn5-FISH的卡通示意图。该技术的本质,是在很短的目标区域内,聚集尽可能多的荧光基团。


    此次战略合作将充分发挥各自的优势,促进高新技术转化,服务科学研究。双方联合可为广大科研工作者提供更加全面的表观遗传学研究整体解决方案。双方将本着“优势互补、互惠互利、长期合作、共同发展”的原则,建立长期战略合作伙伴关系。


    关于菲沙基因

    菲沙基因是一家集二代、三代测序、表观遗传学、单细胞技术服务、基因检测和基因组医学服务、生物信息技术和软件开发服务、基因组数据库搭建等上下游产业于一体的高新技术企业。在表观遗传学技术服务领域,菲沙基因的产品类型包括Hi-C、Capture Hi-C 、ATAC-seq、CUT&Tag、3C、FISH等技术,菲沙基因已成功完成了包括人类、动植物、微生物在内的数百个物种数千个项目的实验及数据分析服务,研究成果在《Nature》、《Cell》、《Cell Research》等国际顶级期刊发表几十余篇。菲沙基因期望与各领域的专家合作,提供专业细致的服务,共同攀登生命科学研究高峰。


    关于晨星基因

    晨星基因(北京)智能科技有限公司依托清华大学,是一家专注提供FISH系列分子成像技术服务的高新技术企业,产品包括传统BAC FISH、及传统BAC FISH以外的一系列FISH衍生技术,包括但不限于Tn5 FISH、OligoPaint、HD-FISH、MB-FISH等。晨星基因在世界上首次将PCR FISH和Tn5 转座酶结合起来的Tn5-FISH技术成功突破了染色质短距离相互作用高分辨率成像的技术瓶颈,在医学应用方向可以辅助染色体变异导致的疾病诊断,成为快速分子诊断、检测或确认癌症中典型细胞遗传学变化的临床工具。

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