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一种新的探针制备方法

01. 成果简介荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization，FISH）是一种以荧光标记取代同位素标记而形成的新的原位杂交方法。其通过杂交探针序列及其荧光，能提供标记位点在细胞核内的空间位置信息，与基于染色质构象捕获（Chromatin Conformation Capture，3C）等各种生物技术（如4C，5C，HiC，ChIA-PET等）互补，成为研究染色质结构不可或缺的重要技术之一。传统的荧光原位杂交技术一般以含有目标物种来源的一段完整基因组片段作为模板，通过生物酶的作用进行片段化，之后进行荧光标记做出杂交探针，再固定细胞中，通过碱基互补配对原理对特定的基因组片段进行荧光标记并成像，获得具体的核内空间信息。但是，传统的原位杂交技术受限于模板本身的特性，具有准备时间长、所需模板量大、基因分辨率低、克隆中含有重复片段、需要加入物种特异的Cot-1DNA等缺点。尤其是其分辨率低的特点（分辨率在百kb的数量级），让它在应用中受到了很大的限制。本项成果提供了一种新的针对目标核酸靶标探针的制备方法（见图1），该方法比传统的FISH技术的分辨率提高了1-2个数量级（见图2），可应用于传统荧光原位杂交因分辨率不够而不能探测、或者被错误探测的地方。该成果的具体步骤（见图1）包括：（1）获取感兴趣的靶DNA序列；（2）使用转座酶将靶DNA序列进行片段化的同时，在片段化的DNA序列两端加上接头序列；和（3）利用所述接头序列，获取所述片段化的DNA序列，以产生探针。本项成果的技术优势在于：快速高效、模板需求量低、基因组分辨率高、且不需要Cot-1DNA。图1 探针制备方法的具体步骤。 02.应用前景本项成果是一种快速高效、模板需求量低、基因组分辨率高、且不需要Cot-1DNA的荧光原位杂交方法，可作为现有的传统荧光原位杂交技术的可选替代方案。尤其是该方法的分辨率高，比传统的FISH技术的分辨率高1-2个数量级（见图2），因此可应用于传统荧光原位杂交因分辨率不够而不能探测、或者被错误探测的很多地方。例如，在基因组的三维结构中，TAD（拓扑结构域）是结构和功能的基本单元。TAD内部和TAD之间的增强子和启动子发生的错误的相互作用，是一些癌症发生的根本原因。而传统的FISH技术因为分辨率的限制，探测不到这些错误的相互作用。因此本项成果在临床有着广泛的应用，可以用于癌症及一些其它疾病的极早期检测。图2 相比于传统的BAC FISH（图上方绿条，长度为152kb），仅用1.170 kb（红条）长的TN5探针，就可以得到要标记的基因组位点的图像。图中细胞核（蓝色）中，红色和绿色的点相互重叠，说明Tn5 FISH可以用传统的BAC FISH进行验证。黄色箭头表示用Tn5 FISH（红色通道，左上角插入图）或BAC- FISH（绿色通道，左下角插入图）进行成像。图中比例尺为5μm。03. 知识产权本项成果已申请1项国内发明专利，目前正在申请国际专利。04. 团队介绍本项目团队负责人为清华大学教授、博士生导师，国家首批千人。团队的主要研究方向涉及：生物信息学和基因组三维结构新方法的开发，利用细胞超分辨率成像、分子成像和生物信息学的方法进行基因组三维结构和系统生物学的研究选。团队负责人曾多次主持或参与美国NIH的R01科研项目、中国国家自然科学基金及科技部的科研项目，已发表高水平学术论文200余篇。05. 合作方式专利许可、合作开发。06. 联系方式邮箱：zhangxinrui@tsinghua.edu.cn

清华大学 2021-04-13