基因组学研究
用Vutara VXL对基因组进行3D成像
染色体的三维组织在染色体功能和基因表达中起着关键作用。染色体在区域基础上表现出结构差异，包括染色体内部和染色体之间。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。染色体构象捕获分析，基于基于接近的连接，通常使用集成测序技术，以提供来自数百万个细胞的基因组的平均结构。这可以很好地概述一般细胞中的DNA组织。Bruker VXL平台能够在单细胞以及亚细胞水平上实现三维染色体结构的可视化。在亚染色体水平上可视化基因组组织和结构对于理解基因与其环境之间的关系是必要的。
Vutara VXL成为理想的基因组成像平台的主要特点:
- 采用专利双平面技术进行三维定位，每个图像平面包含1 μm厚的切片
- Z系列扩展轴向范围-扫描整个细胞核，成像深度可达30 μ m
- 多核多位置捕获
- 非单分子染色质行走应用的广域工作流程
- 封闭系统-可用于开放的实验室环境
OligoSTORM和OligoDNA-PAINT
基于OligoSTORM和OligoDNA-PAINT (B.J. Beliveau et al.， 2015和G. Nir et al.， 2018)的使用，哈佛大学吴廷实验室与Bruker合作，开发了基于Oligopaints (B.J. Beliveau et al.， 2012)的方法，用于使用Vutara平台在超分辨率水平对特定染色体区域的DNA序列进行成像和可视化(查看网络研讨会)。专门设计的Oligopaint寡核苷酸杂交到染色体序列，然后用定位显微镜成像，生成该标记区域结构的体积3D图像。这项技术允许在测量距离处对基因组进行成像个碱基来megabases．
参考文献
染色质跟踪
除了基因组成像的超分辨率工作流程外，Vutara平台还具有SRX软件完全能够从采集到分析进行ORCA(染色质结构光学重建)实验。ORCA起源于斯坦福大学的Alistair Boettiger实验室，是一种广域基因组成像技术，用于观察小基因组区域或探针步长(2-10 kb)的单个基因。虽然衍射受限，但该方法通过计算拟合小探针步长信号的高斯函数来提供高序列分辨率，并且由于与单分子定位数据相比，可以更快地获取宽视场图像，因此可以进行高通量研究(L. J. Mateo等人，2019)。
参考文献
OligoSTORM和染色质追踪:基因组成像的互补技术
Vutara VXL采用集成流体技术，既可以使用OligoSTORM进行单分子成像的超分辨率显微镜，也可以使用ORCA进行染色质追踪。但是什么时候使用每种技巧呢?要理解这一点，我们必须了解这些技术的背景。这两种技术都使用OligoPAINT探针来标记基因组区域，并且都使用成像荧光团的顺序标记来标记需要成像的每个点。主要的区别是OligoSTORM使用基于STORM的单分子成像来建立标记区域的结构。而ORCA标记一个小的衍射限制点，可以用简单的高斯拟合。这两种技术的主要区别和优点如下:
OligoSTORM:
- 步长为3kb兆
- 2-40步覆盖3kb到兆级
- STORM单分子成像
- 10-100个细胞/实验*
- 提供单细胞，体积信息在多个基因组长度尺度在高分辨率
*细胞类型
虎鲸:
- 步长为2kb - 10kb
- 2-70步-通常覆盖~100-700 KB
- 宽视野成像
- 100s - 1000s细胞/实验*
- 高分辨率提供单细胞/种群规模，多个基因组长度尺度上的精细追踪信息。
*细胞类型
综合可视化与分析
SRX软件提供了一整套数据过滤和统计分析工具，用于执行各种各样的分析。诸如DBScan、OPTICS和Delaunay分析等聚类算法可用于识别基因组数据的聚类。在簇被识别后，进一步的指标，如簇中的粒子，体积，球形比，粒子密度和旋转半径，然后可以计算。
SRX软件还配备了ORCA数据集自动图像分割和重建的分析工作流。这包括通过集成染色体构象捕获技术获得的类似Hi-C图的距离和接触频率图的生成。
综合应用流体学
通过超分辨率或宽视场成像基因组需要标记大量探针，远远超过现有的光谱不同探针。因此，这些方法在很大程度上依赖于顺序标记策略。完整的流体集成Vutara和SRX可用于所有顺序标记需求。
SRX软件已经过优化，以满足这种苛刻的应用程序的要求。一个关键步骤是实现微流体控制，以便执行顺序标签步骤。SRX微流体控制模块允许用户创建流体序列，每个流体步骤包含无限数量的缓冲区和试剂，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用户定义的颜色，在可视化和分析期间，合并整个数据集。可以可视化和分析无限数量的步骤。
