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新的基因组绘图仪就像是“从拨号升级到光纤”

来自哈佛大学、国家基因组分析中心(CNAG)和基因组调控中心(CRG)的研究人员描述了第一种能够在显微镜下同时可视化数百至数千个基因组的技术。与目前可用的方法相比,这种技术可以更便宜、更快地成像基因组,并增加可见范围。这项技术在《自然方法》中有描述。

每个人类细胞都有两米长的基因组,在细胞核内压缩成10微米。这个生命蓝图折叠来帮助基因与其他可能位于染色体上相当远的基因进行物理接触。这种三维结构对细胞功能至关重要,但其复杂性和持续活力使其难以可视化。同时对多个基因进行成像是不可能的,这限制了研究人员描述基因组功能的能力。

研究基因组最常见的方法之一是使用荧光原位杂交(FISH),它使用荧光探针来标记染色体上特定的DNA序列的存在或缺失。科学家们已经取得了一些具有里程碑意义的发现,比如鱼类是如何产生细胞分裂的,这些发现至今仍被用于医学应用或物种鉴定等领域。

FISH技术在20世纪80年代首次被开发出来,它是一种只能同时看到少数基因的老化技术。从那时起,新的方法被创造出来,可以在高分辨率下对基因组成像,但一次只能绘制非常有限的区域或染色体。

今天,《自然方法》上的一项新研究的作者们描述了少费塞克,一种使用新的计算方法克服这些限制的技术。他们用它创建了数百个细胞中横跨6条染色体的66个基因组目标的三维地图,展示了寡核苷酸以分子分辨率可视化整个基因组的潜力,这是迄今为止还无法达到的。

“到目前为止,在显微镜下同时看到大量不同的基因是不可能的,”Marc a . Marti-Renom说,他是这项研究的共同主要作者,也是CNAG-CRG的ICREA教授。“我们以一种智能的方式结合了现有的测序技术,这样我们就可以通过在显微镜下对它们的目标进行测序来看到数百个基因。在少费塞克之前,同时达到这个数量的基因是缓慢和昂贵的。这就像从拨号电话升级到光纤互联网,却要少花40倍的钱。”

研究人员还通过绘制人类X染色体长度上的46个区域的图谱来测试少裂性。这项技术的高分辨率揭示了基因组自身组织方式的新模式,包括染色体手臂的长度与其角度不相关。研究人员推测,这可能是细胞类型、细胞状态或细胞健康或年龄的指示。

“OligoFISSEQ提出的决议具有巨大的潜力,可以为我们以前看不到的模式提供新的线索,”Marti-Renom总结道。“由于它为研究基因组提供的覆盖范围,它非常适合于发现细胞核某一部分可能产生‘蝴蝶效应’的微小、看似无关紧要的变化。”以前被认为是随机的东西可能不是。这就是这个工具的力量。”

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