01. 成果簡(jiǎn)介

熒光原位雜交（Fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH）是一種以熒光標(biāo)記取代同位素標(biāo)記而形成的新的原位雜交方法。其通過雜交探針序列及其熒光，能提供標(biāo)記位點(diǎn)在細(xì)胞核內(nèi)的空間位置信息，與基于染色質(zhì)構(gòu)象捕獲（Chromatin Conformation Capture，3C）等各種生物技術(shù)（如4C，5C，HiC，ChIA-PET等）互補(bǔ)，成為研究染色質(zhì)結(jié)構(gòu)不可或缺的重要技術(shù)之一。

傳統(tǒng)的熒光原位雜交技術(shù)一般以含有目標(biāo)物種來源的一段完整基因組片段作為模板，通過生物酶的作用進(jìn)行片段化，之后進(jìn)行熒光標(biāo)記做出雜交探針，再固定細(xì)胞中，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原理對(duì)特定的基因組片段進(jìn)行熒光標(biāo)記并成像，獲得具體的核內(nèi)空間信息。但是，傳統(tǒng)的原位雜交技術(shù)受限于模板本身的特性，具有準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、所需模板量大、基因分辨率低、克隆中含有重復(fù)片段、需要加入物種特異的Cot-1DNA等缺點(diǎn)。尤其是其分辨率低的特點(diǎn)（分辨率在百kb的數(shù)量級(jí)），讓它在應(yīng)用中受到了很大的限制。

本項(xiàng)成果提供了一種新的針對(duì)目標(biāo)核酸靶標(biāo)探針的制備方法（見圖1），該方法比傳統(tǒng)的FISH技術(shù)的分辨率提高了1-2個(gè)數(shù)量級(jí)（見圖2），可應(yīng)用于傳統(tǒng)熒光原位雜交因分辨率不夠而不能探測(cè)、或者被錯(cuò)誤探測(cè)的地方。該成果的具體步驟（見圖1）包括：（1）獲取感興趣的靶DNA序列；（2）使用轉(zhuǎn)座酶將靶DNA序列進(jìn)行片段化的同時(shí)，在片段化的DNA序列兩端加上接頭序列；和（3）利用所述接頭序列，獲取所述片段化的DNA序列，以產(chǎn)生探針。本項(xiàng)成果的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：快速高效、模板需求量低、基因組分辨率高、且不需要Cot-1DNA。

圖1 探針制備方法的具體步驟。

02.應(yīng)用前景

本項(xiàng)成果是一種快速高效、模板需求量低、基因組分辨率高、且不需要Cot-1DNA的熒光原位雜交方法，可作為現(xiàn)有的傳統(tǒng)熒光原位雜交技術(shù)的可選替代方案。尤其是該方法的分辨率高，比傳統(tǒng)的FISH技術(shù)的分辨率高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)（見圖2），因此可應(yīng)用于傳統(tǒng)熒光原位雜交因分辨率不夠而不能探測(cè)、或者被錯(cuò)誤探測(cè)的很多地方。

例如，在基因組的三維結(jié)構(gòu)中，TAD（拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域）是結(jié)構(gòu)和功能的基本單元。TAD內(nèi)部和TAD之間的增強(qiáng)子和啟動(dòng)子發(fā)生的錯(cuò)誤的相互作用，是一些癌癥發(fā)生的根本原因。而傳統(tǒng)的FISH技術(shù)因?yàn)榉直媛实南拗疲綔y(cè)不到這些錯(cuò)誤的相互作用。因此本項(xiàng)成果在臨床有著廣泛的應(yīng)用，可以用于癌癥及一些其它疾病的極早期檢測(cè)。

圖2  相比于傳統(tǒng)的BAC FISH（圖上方綠條，長(zhǎng)度為152kb），僅用1.170 kb（紅條）長(zhǎng)的TN5探針，就可以得到要標(biāo)記的基因組位點(diǎn)的圖像。

圖中細(xì)胞核（藍(lán)色）中，紅色和綠色的點(diǎn)相互重疊，說明Tn5 FISH可以用傳統(tǒng)的BAC FISH進(jìn)行驗(yàn)證。黃色箭頭表示用Tn5 FISH（紅色通道，左上角插入圖）或BAC- FISH（綠色通道，左下角插入圖）進(jìn)行成像。圖中比例尺為5μm。

03. 知識(shí)產(chǎn)權(quán)

本項(xiàng)成果已申請(qǐng)1項(xiàng)國(guó)內(nèi)發(fā)明專利，目前正在申請(qǐng)國(guó)際專利。

04. 團(tuán)隊(duì)介紹

本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人為清華大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，國(guó)家首批千人。團(tuán)隊(duì)的主要研究方向涉及：生物信息學(xué)和基因組三維結(jié)構(gòu)新方法的開發(fā)，利用細(xì)胞超分辨率成像、分子成像和生物信息學(xué)的方法進(jìn)行基因組三維結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)生物學(xué)的研究選。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人曾多次主持或參與美國(guó)NIH的R01科研項(xiàng)目、中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金及科技部的科研項(xiàng)目，已發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文200余篇。

05. 合作方式

專利許可、合作開發(fā)。

06. 聯(lián)系方式

郵箱：zhangxinrui@tsinghua.edu.cn