中国科学院生物物理研究所方显杨研究组与合作者将CRISPR技术与拓展遗传密码技术结合，开发出一种新型活细胞DNA成像技术——CRISPR PRO-LiveFISH。该技术在此前的CRISPR LiveFISH方法的基础上进行了系统性升级，首次引入扩展遗传字母表中的正交非天然碱基对，显著提升了探针标记的灵敏度。相关论文11月6日发表于《自然—生物科技》。

三维基因组互作与表观遗传修饰是基因表达调控的重要因素，其动态变化与细胞生长发育及癌症等疾病的发生发展密切相关。解析染色质在活细胞内的时空动态，是理解基因调控机制的重要科学问题。现有基于CRISPR-Cas系统的成像方法可靶向内源基因序列，但仍受系统复杂性和灵敏度的限制，在非重复序列成像，多位点成像及原代细胞应用方面仍面临挑战。

研究通过结合扩展遗传密码技术与sgRNA理性设计，CRISPR PRO-LiveFISH技术为动态三维基因组研究提供了新的活细胞多色成像工具，适用于非重复DNA序列的动态标记以及原代细胞成像。借助该工具，研究团队系统揭示了染色质动态与表观遗传之间的关联规律、解析了增强子-启动子（E-P）的时空互作特性，并阐释了转录共激活因子BRD4在维持超级增强子三维互作中的关键作用，从而深化了对表观调控和三维基因组时空动态调控机制的理解。

清华大学生命科学学院王海峰研究员、中国科学院生物物理研究所方显杨研究员和清华大学生命科学学院颉伟教授是该论文的共同通讯作者。清华大学博士生刘美铄、黄可韵和已毕业博士生张杰（现为生物物理所方显杨组博士后）为论文共同第一作者。该研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项（B类）和北京市自然科学基金的支持。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41587-025-02887-3