信号放大能力强、特异性好、检测通量高、应用范围广
新型荧光原位杂交法可精准检测多种分子
◎本报记者 吴纯新 通讯员 蒋朝常
新型荧光原位杂交方法具备高度创新性和优越性，可有效用于单细胞组学、空间组学细胞亚群和空间图谱的原位注释、染色体变异的原位验证、多重蛋白质共同检测和短核酸序列的检测等，为临床诊断和生命科学研究提供有力手段。该方法也适用于冰冻样本、石蜡样本和整体胚胎样本的检测。
“这个方法可以精准检测不同生物中的多种生物分子，将DNA、mRNA、lncRNA、miRNA、rRNA、蛋白质和小分子等‘一网打尽’。”3月21日，华中农业大学动物科学技术学院曹罡教授向科技日报记者介绍。他与该校动物科学技术学院戴金霞副研究员带领的团队日前在《自然·通讯》杂志发表了一项研究成果。他们研发的新型荧光原位杂交方法，即π-FISH rainbow，突破现有技术壁垒，克服了目前荧光原位杂交(FISH)技术存在的缺陷和不足。
荧光原位杂交技术存在缺陷和不足
FISH技术自问世以来，被迅速应用于检测各种类型的细胞遗传学的改变，包括染色体拷贝数异常、复制、扩增、缺失、倒位和易位等。同时，它也是临床疾病诊断的重要手段，如肿瘤检测、对染色体非整倍性异常引起的不孕不育检测等。
事实上，FISH技术已成为揭示细胞的空间位置和周围组织微环境信息的有力工具。
目前，FISH技术已取得巨大进步，新一代FISH技术尚处于起步阶段，仍存在诸多挑战。
例如缺乏对短核酸序列的有效检测，无法单轮检测并成像生物分子复合物，不能同时检测DNA、RNA和蛋白质。与此同时，实现高杂交效率和高信号强度时，保证低背景噪音仍然是荧光原位杂交技术的一个关键门槛。
此外，虽然高通量FISH技术取得了巨大突破，对空间组学作出了贡献，但高通量FISH技术需要极为复杂的生物信息分析和特殊的多轮杂交设备，技术要求很高，这是许多实验室面临的巨大挑战。
新方法为临床诊断和生命科学研究提供有力手段
针对这些难题，曹罡、戴金霞团队开发了杂交效率高、信号放大能力强、背景噪音低、特异性好、检测通量高、应用范围广的新型荧光原位杂交方法——π-FISH rainbow。
该方法具备高度创新性和优越性，可有效用于单细胞组学、空间组学细胞亚群和空间图谱的原位注释、染色体变异的原位验证、多重蛋白质共同检测和短核酸序列的检测等，为临床诊断和生命科学研究提供有力手段。该方法也适用于冰冻样本、石蜡样本和整体胚胎样本的检测。
据介绍，π-FISH rainbow拥有新型p型靶探针和U形放大探针，这让π-FISH rainbow比目前主流的FISH方法(HCR和smFISH)杂交效率更高、背景噪音更低、信号放大能力更强。
π-FISH rainbow实现了生物分子复合物的共同检测，将有效促进生物分子功能解析和分子调控机制的研究。
该方法还克服了当前FISH技术无法有效检测短核酸序列的缺陷，实现短序列RNA、短序列DNA以及可变剪接等分子的检测，突破免疫荧光方法中二抗种属的限制，可实现对多种目标蛋白质共检。同时，π-FISH rainbow与其他成像技术(如血管标记技术)可以兼容。
此外，该团队将π-FISH Rainbow与杂交链式反应相结合，取得了多项研究成果，为空间多组学研究和临床诊断提供了一种可靠的生物分子原位检测技术。
得益于π-FISH rainbow的高灵敏度，该研究首次发现肿瘤细胞周期关键调控因子lncRNA MALAT1具有3种不同的亚细胞定位模式。这些研究展现出π-FISH rainbow在基础科学研究和临床诊断中的巨大应用潜力。
同时，该团队联合三维基因组的测序数据，原位验证了THP-1细胞DLO Hi-C测序数据中假定的染色体倒位易位位点。
经过多领域验证，π-FISH rainbow为多种生物分子的原位检测提供了有力支撑。
目前，π-FISH rainbow已实现产业转化，相关FISH试剂盒广泛助力临床诊断和生命科学研究。