超分辨率显微镜

基因组学研究

SMLM可视化染色体的三维组织,连接到功能

用Vutara VXL在3D中成像基因组

染色体的三维结构在染色体功能和基因表达中起着至关重要的作用。无论是在染色体内部还是在染色体之间,染色体在区域基础上表现出结构差异。了解这些结构差异可能有助于理解正常和病理状态下的染色体功能。理解染色体组织的传统方法,染色体构象捕获分析,是能够从数百万细胞中提供基因组平均结构的整体测序技术。虽然这提供了平均细胞中DNA组织的良好概述,但由于数据收集的整体性质,它缺乏细胞背景。在亚染色体水平上可视化基因组的组织和结构对于理解基因和环境之间的关系是必要的。

OligoSTORM和OligoDNA-PAINT

基于OligoSTORM (B. J. Beliveau et al., 2015)的使用,哈佛大学Ting Wu实验室与Bruker合作,开发了一种利用Vutara VXL (查看网络研讨会).特别设计的寡核苷酸与染色体序列杂交。通过用次级寡聚体依次标记样品,然后用定位显微镜成像,可以生成标记区域结构的3D图像。

19号染色体母系和父系同源物上的14个探针。
在一个地形相关联的区域内的染色体19室。

虎鲸成像

除了基因组成像的超分辨率工作流程,Vutara平台具有SRX软件从获取到分析,完全能够进行ORCA (Optical Reconstruction of Chromatin Architecture)实验。ORCA起源于斯坦福大学Alistair Boettiger的实验室,是一种宽域基因组成像技术,可以用小的探针步长(2-10 kb)观察小的基因组区域或单个基因。虽然衍射受限,但与OligoSTORM相比,该方法的探针步长更小,因此提供了高序列分辨率,与单分子定位数据相比,该方法获得的宽视场图像更快,因此可以进行更高的吞吐量研究(L. J. Mateo等人,2019)。

Vutara vvxl是一个理想的基因组成像平台的主要特点:

  • 双平面专利技术的3D定位-每个图像平面包含1 μm厚的切片
  • 扩展轴向范围Z系列扫描整个细胞核,成像深度可达30µm细胞
  • 多位置捕获多个核

综合可视化与分析

SRX软件提供了一套完整的数据过滤和统计分析工具,用于执行各种各样的分析。聚类算法如DBScan、OPTICS和Delaunay分析可用于识别基因组数据的聚类。在确定了星团之后,进一步的度量指标,如星团中的粒子、体积、球形比、粒子密度和旋转半径,就可以计算出来了。

SRX软件还配备了ORCA数据集自动图像分割和重建的分析流程。这包括生成距离和接触频率图,类似于通过集成染色体构象捕获技术获得的Hi-C图。

SRX聚类分析接口。
ORCA数据显示SRX在单轮成像中自动切割基因组信号识别。圆形连接形成ORCA流线。
ORCA流线在SRX中的3D可视化。
从ORCA数据在SRX中生成的接触频率图。

综合应用流体学

通过超分辨率或广域成像基因组需要标记大量探针,远远超过现有光谱上不同的探针。因此,这些方法在很大程度上依赖于顺序标签策略。完整的集成应用流体学与Vutara和SRX可用于所有顺序标签的需要。

SRX软件已经过优化,以满足这一苛刻的应用程序的要求。一个关键步骤是实施微流体控制,以执行顺序标记步骤。SRX微流体控制模块允许用户创建每个流体步骤包含无限数量的缓冲液和试剂的流体序列,以及每个实验的无限数量的步骤。SRX在每个步骤中为本地化分配一个用户定义的颜色,在可视化和分析期间,整个数据集被合并。无限的步骤可以被可视化和分析。

SRX流体控制接口。