近日，西安交通大学生命学院生命分析化学与仪器研究所赵永席教授团队系统阐述了基于DNA编码识别的三种单细胞核酸表观修饰多层次特征分析策略，该研究成果发表在《自然-实验手册》上。

近年来，高通量测序方法已被广泛用于检测核酸修饰的全基因组序列分布，对阐明其生物功能与疾病关联作出了巨大贡献。但是这些测序方法不能检测单细胞核酸修饰的丰度水平及其亚细胞分布，也无法测量核酸修饰的空间邻近特征。围绕上述科学难题，赵永席教授团队前期开展了系统性研究，结合化学酶法标记、动态DNA纳米技术以及微流控单细胞技术，提出了DNA编码识别分析新策略，建立了系列单细胞核酸修饰扩增成像方法，准确测量单细胞核酸修饰多层次特征，为单细胞水平解析生命过程与疾病进程中的核酸修饰信息奠定方法学基础。

基于前期系统工作基础，团队利用相应的DNA编码反应将非序列靶标特征转化为相应的DNA条形码，后者触发原位扩增反应，发展了DNA编码扩增FISH的实验方法，实现高灵敏高特异的荧光成像。第一种方法是碱基编码扩增FISH，能够可视化定量单细胞中低丰度的核酸修饰位点。其次是成对邻近分化扩增FISH实现了同时可视化邻近的两种表观遗传修饰和非邻近或残留的位点。最后是细胞内大分子锚定的DNA步移索引技术能够可视化一个生物大分子邻近的多个表观遗传修饰位点。该研究为探究染色质纳米环境的复杂组成、生物功能及调控机制奠定了检测方法学基础。通过探测10 nm半径内染色质修饰纳米环境，发现了5hmC和5hmU两种修饰可作为标志物区分肿瘤细胞与正常细胞，揭示了细胞周期过程中染色质纳米环境的动态变化，实现了临床肺癌患者细胞样品中染色质纳米环境的分析检测。该论文对三种单细胞编码扩增成像方法作了系统描述，实现了单细胞核酸修饰多层次特征的原位解析。

系统阐述了基于DNA编码识别的三种单细胞核酸表观修饰多层次特征分析策略。

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https://doi.org/10.1038/s41596-024-01036-5