超分辨率显微镜

基因组学研究

SMLM可视化染色体的3D组织,与功能相关联

用Vutara VXL对基因组进行三维成像

染色体的三维结构在染色体功能和基因表达中起着关键作用。染色体在区域上表现出结构上的差异,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了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,即染色体构象捕获分析,是能够提供数百万细胞基因组平均结构的集成测序技术。虽然这为普通细胞中的DNA组织提供了一个很好的概述,但由于数据收集的整体性质,它缺乏细胞上下文。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。

寡风暴与寡DNA涂料

基于OligoSTORM的使用(B.J.Beliveau等人,2015),哈佛大学吴婷实验室与Bruker合作,开发了一种使用Vutara VXL在超分辨率水平上成像和可视化特定染色体区域DNA序列的方法(查看网络研讨会)特别设计的寡核苷酸与染色体序列杂交。通过使用二级低聚物顺序标记样品,然后使用定位显微镜成像,可以生成该标记区域结构的3D图像。

第19号染色体母系和父系同源物上的14个探针。
染色体19区位于一个地形相关区域内。

虎鲸成像

除了用于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执行ORCA(染色质结构的光学重建)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具有小探针步长(2-10 kb)的单个基因。虽然衍射有限,但与OligoSTORM相比,由于探针步长较小,因此该方法提供了高序列分辨率,并且由于与单分子定位数据相比,宽场图像的获取速度更快,因此允许更高的吞吐量研究(L.J.Mateo et al.,2019)。

使Vutara VXL成为理想基因组成像平台的关键功能:

  • 采用专利双平面技术的3D定位–每个图像平面包含1μm厚的切片
  • Z系列扩展轴向范围–扫描整个细胞核,细胞成像深度可达30µm
  • 多核的多位置捕获

综合可视化与分析

SRX软件提供全套数据过滤和统计分析工具,用于执行各种分析。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。确定簇后,可以计算进一步的度量,例如簇中的粒子、体积、球度比、粒子密度和旋转半径。

SRX软件还配备了用于自动图像分割和ORCA数据集重建的分析工作流。这包括生成类似于通过整体染色体构象捕获技术获得的Hi-C图谱的距离和接触频率图谱。

SRX聚类分析接口。
ORCA数据显示SRX自动切断识别来自单轮成像的基因组信号。圆形连接形成奥卡流线。
SRX中ORCA流线的三维可视化。
根据ORCA数据在SRX中生成的接触频率图。

集成射流

通过超分辨率或宽视野成像基因组需要标记大量探针,远远超过光谱上不同的探针。因此,这些方法严重依赖于顺序标记策略。满的射流集成Vutara和SRX可满足所有顺序标签需求。

SRX软件经过优化以满足这一苛刻应用的要求。一个关键步骤是实施微流体控制,以便执行顺序标记步骤。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液和试剂,以及每个实验包含无限数量的步骤。SRX为每个步骤中的定位指定用户定义的颜色,在可视化和分析过程中,整个数据集被合并。可以可视化和分析无限数量的步骤。

SRX流体控制接口。