超分辨率显微镜

基因组学研究

SMLM可视化的三维组织染色体,结构与功能

在3 d成像基因组Vutara VXL

的三维组织染色体在染色体功能和基因表达中发挥着关键作用。染色体区域的基础上表现出结构上的差异,内部和之间的染色体。理解这些结构上的差异可能将被证明是有用的在理解染色体功能在正常和病理状态。染色体构象捕获化验,根据附近结扎,通常使用ensemble-sequencing技术提供的平均结构基因组从数以百万计的细胞。这提供了一个很好的概述DNA的细胞组织的平均。的力量VXL平台支持的可视化三维在单个细胞染色体结构,以及亚细胞水平。可视化基因组组织和结构sub-chromosomal水平是必要的对于理解基因和环境之间的关系。

关键特性使Vutara VXL理想基因成像平台:

  • 三维定位与专利双翼飞机技术——每个图像平面包含1μm厚片
  • 延长轴向范围由Z系列-扫描整个原子核的成像深度高达30µm细胞
  • 多处捕获多个细胞核
  • 宽视野non-single分子染色质走应用程序工作流
  • 封闭的系统,可以用在一个开放的实验室环境
9-step OligoSTORM走跨越8.16 Mbs在人类染色体19的同系物。礼貌的人近红外光谱和吴Ting,哈佛大学。
3步OligoSTORM步行横跨两个10 kb循环锚和270 Kbs的循环体(左)。高c互动地图对应于循环成像OligoSTORM(右)。礼貌的人近红外光谱和吴Ting,哈佛大学。

OligoSTORM和OligoDNA-PAINT

基于使用OligoSTORM和OligoDNA-PAINT (b . j .贝力弗et al ., 2015和g Nir et al ., 2018),吴Ting哈佛大学的实验室,与力量合作,开发了Oligopaints (B.J.贝力弗et al ., 2012)成像方法和可视化为基础的DNA序列在特定染色体区域在超分辨率级别使用Vutara平台(查看网络研讨会)。特别设计的Oligopaint寡核苷酸杂交染色体序列,然后用定位成像显微镜,产生体积的3 d图像标记区域的结构。基因组的技术允许成像距离测量个碱基megabases

引用

染色体19拓扑关联域(红色),在一个隔间(蓝色)。礼貌的人近红外光谱和吴Ting,哈佛大学。

染色质跟踪

除了超分辨率工作流基因成像,Vutara平台SRX软件完全有能力执行虎鲸(染色质结构的光学重建)实验通过分析收购。虎鲸,源自Alistair蒂格在斯坦福大学的实验室,是一个宽视野基因成像技术用于看着小基因组区域或单一基因探针步小尺寸(2 - 10 kb)。衍射极限时,这种方法提供了高分辨率序列通过高斯模型计算拟合信号从小型调查步骤大小和高通量研究允许由于更快的宽视野图像相对于单分子定位数据采集(l . j .马特奥et al ., 2019)。

引用

虎鲸数据显示SRX自动断路识别基因组信号从一个成像。轮相连形成虎鲸流线。
三维可视化的SRX虎鲸流线。
接触频率映射生成的虎鲸的SRX数据

OligoSTORM和染色质跟踪:互补基因成像的技术

的Vutara VXL与综合应用流体学能够基于单分子成像的超分辨率显微OligoSTORM和染色质跟踪使用虎鲸。但是当你应该使用每个技术吗?要理解这一点,我们必须了解这些技术的背景。这两种技术使用OligoPAINT探测标签的基因组区域,使用顺序标记成像荧光团的标签需要成像的每一点。风暴的主要区别是,OligoSTORM使用基于单分子成像技术来建立一个结构的区域标记。虽然虎鲸标签小衍射极限点,可以通过一个简单的高斯。关键的差异,下面列出了这两种技术的优点:

OligoSTORM:

  • 步骤3 kb - megabases的大小
  • 覆盖3 kb megabases厅2步骤
  • 风暴单分子成像
  • 10 - 100细胞/实验*
  • 提供单个细胞,体积信息在多个基因组长度尺度高分辨率

*细胞类型的依赖

虎鲸:

  • 步长2 kb - 10 kb
  • 2 - 70步-通常涵盖了~ 100 - 700 kb
  • 宽视野成像
  • 100年代——1000年代的细胞/实验*
  • 提供单细胞/人口规模,fine-trace信息在多个基因组长度尺度高分辨率。

    *细胞类型的依赖

    综合可视化和分析

    SRX软件提供了一整套数据过滤和统计分析工具进行各种各样的分析。如DBScan聚类算法、光学和德劳内基因组数据的分析可用于识别集群。集群被确定后,进一步的指标,如粒子在一个集群中,体积,球形率、粒子密度和回转半径可以计算。

    SRX软件也配备分析工作流的自动图像分割和重建的虎鲸数据集。这包括代的距离和接触频率映射类似于高c映射得到的合奏染色体构象捕获技术。

    SRX聚类分析界面。

    综合应用流体学

    通过超分辨率成像基因组或宽视野需要标签大量探针,远远超过有幽灵似地截然不同的探针。因此,这些方法严重依赖顺序标记策略。完整的集成应用流体学与Vutara SRX可供顺序标记所有的需要。

    SRX软件进行了优化以满足这个要求应用程序的要求。一个关键步骤是实现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射流序列包含任意数量的缓冲和试剂应用流体学一步,以及无限的每个实验步骤。本地化SRX分配一个用户定义的颜色在每个步骤中,在可视化和分析,整个数据集的合并。无限数量的步骤可以可视化和分析。

    SRX流体控制接口。