新型熒光原位雜交法可精準檢測多種分子
信號放大能力強、特異性好、檢測通量高、應用范圍廣
新型熒光原位雜交法可精準檢測多種分子
◎本報記者 吳純新 通訊員 蔣朝常
新型熒光原位雜交方法具備高度創(chuàng )新性和優(yōu)越性,可有效用于單細胞組學(xué)、空間組學(xué)細胞亞群和空間圖譜的原位注釋、染色體變異的原位驗證、多重蛋白質(zhì)共同檢測和短核酸序列的檢測等,為臨床診斷和生命科學(xué)研究提供有力手段。該方法也適用于冰凍樣本、石蠟樣本和整體胚胎樣本的檢測。
“這個(gè)方法可以精準檢測不同生物中的多種生物分子,將DNA、mRNA、lncRNA、miRNA、rRNA、蛋白質(zhì)和小分子等‘一網(wǎng)打盡’。”3月21日,華中農業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院曹罡教授向科技日報記者介紹。他與該校動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院戴金霞副研究員帶領(lǐng)的團隊日前在《自然·通訊》雜志發(fā)表了一項研究成果。他們研發(fā)的新型熒光原位雜交方法,即π-FISH rainbow,突破現有技術(shù)壁壘,克服了目前熒光原位雜交(FISH)技術(shù)存在的缺陷和不足。
熒光原位雜交技術(shù)存在缺陷和不足
FISH技術(shù)自問(wèn)世以來(lái),被迅速應用于檢測各種類(lèi)型的細胞遺傳學(xué)的改變,包括染色體拷貝數異常、復制、擴增、缺失、倒位和易位等。同時(shí),它也是臨床疾病診斷的重要手段,如腫瘤檢測、對染色體非整倍性異常引起的不孕不育檢測等。
事實(shí)上,FISH技術(shù)已成為揭示細胞的空間位置和周?chē)M織微環(huán)境信息的有力工具。
目前,FISH技術(shù)已取得巨大進(jìn)步,新一代FISH技術(shù)尚處于起步階段,仍存在諸多挑戰。
例如缺乏對短核酸序列的有效檢測,無(wú)法單輪檢測并成像生物分子復合物,不能同時(shí)檢測DNA、RNA和蛋白質(zhì)。與此同時(shí),實(shí)現高雜交效率和高信號強度時(shí),保證低背景噪音仍然是熒光原位雜交技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵門(mén)檻。
此外,雖然高通量FISH技術(shù)取得了巨大突破,對空間組學(xué)作出了貢獻,但高通量FISH技術(shù)需要極為復雜的生物信息分析和特殊的多輪雜交設備,技術(shù)要求很高,這是許多實(shí)驗室面臨的巨大挑戰。
新方法為臨床診斷和生命科學(xué)研究提供有力手段
針對這些難題,曹罡、戴金霞團隊開(kāi)發(fā)了雜交效率高、信號放大能力強、背景噪音低、特異性好、檢測通量高、應用范圍廣的新型熒光原位雜交方法——π-FISH rainbow。
該方法具備高度創(chuàng )新性和優(yōu)越性,可有效用于單細胞組學(xué)、空間組學(xué)細胞亞群和空間圖譜的原位注釋、染色體變異的原位驗證、多重蛋白質(zhì)共同檢測和短核酸序列的檢測等,為臨床診斷和生命科學(xué)研究提供有力手段。該方法也適用于冰凍樣本、石蠟樣本和整體胚胎樣本的檢測。
據介紹,π-FISH rainbow擁有新型p型靶探針和U形放大探針,這讓π-FISH rainbow比目前主流的FISH方法(HCR和smFISH)雜交效率更高、背景噪音更低、信號放大能力更強。
π-FISH rainbow實(shí)現了生物分子復合物的共同檢測,將有效促進(jìn)生物分子功能解析和分子調控機制的研究。
該方法還克服了當前FISH技術(shù)無(wú)法有效檢測短核酸序列的缺陷,實(shí)現短序列RNA、短序列DNA以及可變剪接等分子的檢測,突破免疫熒光方法中二抗種屬的限制,可實(shí)現對多種目標蛋白質(zhì)共檢。同時(shí),π-FISH rainbow與其他成像技術(shù)(如血管標記技術(shù))可以兼容。
此外,該團隊將π-FISH Rainbow與雜交鏈式反應相結合,取得了多項研究成果,為空間多組學(xué)研究和臨床診斷提供了一種可靠的生物分子原位檢測技術(shù)。
得益于π-FISH rainbow的高靈敏度,該研究首次發(fā)現腫瘤細胞周期關(guān)鍵調控因子lncRNA MALAT1具有3種不同的亞細胞定位模式。這些研究展現出π-FISH rainbow在基礎科學(xué)研究和臨床診斷中的巨大應用潛力。
同時(shí),該團隊聯(lián)合三維基因組的測序數據,原位驗證了THP-1細胞DLO Hi-C測序數據中假定的染色體倒位易位位點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)多領(lǐng)域驗證,π-FISH rainbow為多種生物分子的原位檢測提供了有力支撐。
目前,π-FISH rainbow已實(shí)現產(chǎn)業(yè)轉化,相關(guān)FISH試劑盒廣泛助力臨床診斷和生命科學(xué)研究。
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