基因组学研究
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。染色体构象捕捉分析，基于近距离的连接，通常使用整体测序技术提供从数百万细胞基因组的平均结构。这提供了平均细胞中DNA组织的一个很好的概述。Bruker VXL平台能够在单细胞以及亚细胞水平上可视化三维染色体结构。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。
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
- 非单分子染色质行走应用的宽域工作流
- 封闭式系统-可用于开放式实验室环境
OligoSTORM和OligoDNA-PAINT
基于OligoSTORM和OligoDNA-PAINT (B.J. Beliveau等人，2015年和G. Nir等人，2018年)的使用，哈佛大学吴庭实验室与Bruker合作开发了oligopaint (B.J. Beliveau等人，2018年)。基于Vutara平台在超分辨率水平上对特定染色体区域的DNA序列进行成像和可视化的方法(查看网络研讨会)。特别设计的Oligopaint寡核苷酸与染色体序列杂交，然后用定位显微镜成像，生成标记区域结构的体积3D图像。该技术允许在测量的距离内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，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。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)。
参考文献
OligoSTORM和染色质追踪:基因组成像的互补技术
Vutara VXL集成了流体，能够单分子成像的超分辨率显微镜与OligoSTORM和染色质追踪使用ORCA。但是什么时候应该使用这些技巧呢?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，也都使用成像荧光团的顺序标记来标记需要成像的每个点。主要的区别在于OligoSTORM使用基于STORM的单分子成像来建立标记区域的结构。ORCA标记的是一个小的衍射极限点，可以用简单的高斯分布来拟合。这两种技术的主要区别和优势如下:
OligoSTORM:
- 步长为3 kb -兆字节
- 2-40个步骤涵盖3 KB到megabase
- 风暴单分子成象
- 10 - 100细胞/实验*
- 提供单细胞，体积信息在多个基因组长度尺度上的高分辨率
*细胞类型相关
虎鲸:
- 步长为2 kb - 10 kb
- 2-70个步骤—通常覆盖~100- 700kb
- 宽视野成像
- 100 - 1000秒的细胞/实验*
- 提供单细胞/群体规模，在多个基因组长度规模的高分辨率精细跟踪信息。
*细胞类型相关
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。
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。
