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188bet博金宝官方网站安捷伦的创新使生物学家能够“看到”单细胞内的DNA和RNA

2013年4月29日

由于安捷伦实验室和安捷伦基因组学业务部门的创新,生物学研究人员可以高分辨率地可视化染色体上的DNA片段或单个细胞中的RNA片段。188bet博金宝官方网站

现在,在生物学家从许多细胞中获得一个人DNA中所有60亿个碱基的测序数据后,他们可以以前所未有的精度看到这个人DNA的各个片段在单个细胞中的位置。对信息进行排序就像拥有一张即将举行的音乐会的座位号门票。fish就像在音乐厅里看到你的座位一样。

DNA测序结果 DNA测序结果
188bet博金宝官方网站安捷伦SureFISH探针标记染色体位置

188bet博金宝官方网站安捷伦的研究人员极大地简化和改进了一种起源于20世纪60年代的程序。他们提高了精确度,并消除了FISH可以研究的基因组类型的所有限制。

实验室技术-寡核苷酸荧光原位杂交(oFISH) -检测特定的DNA或RNA序列,并显示其在细胞中的位置。在这里,“寡核苷酸”是短的DNA单链;这个词由一个前缀组成,表示DNA的基本组成部分(核苷酸)的小序列(oligo)。

oFISH技术将染色体或细胞暴露在带有荧光分子的寡核苷酸池中。这些荧光修饰的探针与人体细胞中DNA或RNA的互补链相结合。当探针与目标结合时,它的荧光标签为研究人员提供了一种查看其位置的方法。

美国能源部科学办公室生物与环境研究办公室


你的身体有数万亿个细胞,每个细胞都有:

  • 46条人类染色体
  • 2米长的DNA
  • 30亿个DNA亚基(碱基A, T, C, G)

大约有25,000个基因编码蛋白质,这些蛋白质执行大部分生命功能


研究的好处

可视化和绘制单个细胞中的遗传物质对于了解各种染色体异常和其他基因突变非常重要。DNA的变化会导致细胞产生一种无法正常工作的蛋白质。如果DNA被复制,如果它从一条染色体移动到另一条染色体,或者如果一大块DNA被翻转或重新排列,就会导致健康问题。

例如,在癌症中,这些变化导致细胞异常生存并失去控制,对周围组织造成损害。患有唐氏综合症的人有三个21号染色体副本,而健康人只有两个。

188bet博金宝官方网站安捷伦的oFISH优势

此前,科学家们必须从细菌源中制作FISH探针,这些细菌源将人类DNA插入细菌染色体中。因为这些细菌人造染色体(BACs)比影响健康的DNA变化大得多,科学家无法想象重要的小尺度变化。BAC探针库的生成和维护也很麻烦,容易受到污染,净化也很费力,因此将FISH限制在容易获得BAC的情况下。

188bet博金宝官方网站安捷伦利用从喷墨技术发展而来的技术来“打印”鸟嘌呤、腺嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶的序列,这些DNA的组成部分用字母G、a、T和c记录,结合打印DNA的能力,安捷伦在计算机上设计oFISH探针,因此通过化学合成可重复制造探针。研究人员只需在网上订购安捷伦SureFISH探针。188bet博金宝官方网站

用户现在有了一个强大的工具,可以在任何感兴趣的情况下分析以前对FISH来说非常困难的区域,例如那些对BAC FISH探针来说太小或太接近复杂DNA结构的区域。此外,还可以对未进行BAC探针的生物进行oFISH。188bet博金宝官方网站安捷伦的进步使oFISH研究可以更广泛地应用于任何物种,包括细菌。

大学研究合作

一系列合作使安捷伦的研究人员能够验证安捷伦oFISH与传统BAC技术相188bet博金宝官方网站比的主要优势,包括以下和最近的联合出版物:

亚利桑那大学——Arthur R. Brothman,博士,FACMG,病理学教授,
犹他大学儿科、人类遗传学和病理学细胞基因组学主任兼兼职教授

  • 山田,NA;校长,LS;曾荫权,P;卡尔,E;雅伯,;Sederberg MC;阿斯顿我;哦,类风湿性关节炎;Tsalenko,;sampa N; Peter, B; Bruhn, L; Brothman, AR. "Visualization of Fine-Scale Genomic Structure by Oligonucleotide-Based High-Resolution FISH." Cytogenet Genome Res 132 (4), Feb. 2011:248-254. DOI: 10.1159/000322717

加州大学旧金山分校——Shinya Yamanaka,医学博士,格莱斯顿心血管疾病研究所高级研究员,L.K. Whittier基金会干细胞生物学研究员,解剖学教授,2012年诺贝尔生理学或医学奖得主,他发现了如何将普通成人皮肤细胞转化为细胞,像胚胎干细胞一样,然后可以发展成其他细胞类型。

  • 但在K;高桥,K;梁,K;冈田克也、;成田机场,M;山田,NA;Eilertson柯;曾荫权,P;巴巴,年代;白色,议员; Sarni, S; Srivastava, D; Conklin, BR; Panning, B; and Yamanaka, S. "Derivation Conditions Impact X-Inactivation Status in Female Human Induced Pluripotent Stem Cells." Cell Stem Cell 11 (1), July 6, 2012: 91-99. DOI: 10.1016/j.stem.2012.05.019.

2012年巴尼·奥利弗创新奖

188bet博金宝官方网站安捷伦实验室授予开发oFISH的科学家2012年巴尼·奥利弗创新奖。该奖项表彰伯纳德·m·奥利弗(1916 - 1995),他是一位科学家、发明家和创新者。188bet博金宝官方网站自1999年以来,安捷伦实验室每年都会颁发该奖项,以表彰巴尼在实验室所做的工作中为安捷伦做出的贡献,并展示了他在创造力、创新、技术深度、专业知识广度和对商业价值的尊重等方面的杰出品质。

奖励匾:“寡核苷酸荧光原位杂交(FISH)技术能够实现细胞内DNA和RNA的强大、高分辨率可视化,对研究和临床诊断产生广泛影响。”

oligoFISH技术的突破性特征使任何测序基因组的高分辨率可视化成为可能。首先,探针通过计算设计,通过化学合成可重复制造,并使用相同的检测条件来检测不同长度的DNA和RNA。其次,oligoFISH探针避免了重复序列,从而可以可靠地检测到许多其他方法无法分析的基因组区域。第三,oligoFISH探针允许常规的,精确的核酸可视化在以前具有挑战性的大小。该团队还率先将oligoFISH技术应用于微生物,并证明了区分非常密切相关的细菌物种的突破性测量。oligoFISH项目代表了实验室或安捷伦的第一个基于显微镜的单细胞测量。188bet博金宝官方网站

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