科研人員攻克冷凍樣本染色體三維構象難題

近日，中國農業科學院棉花研究所（以下簡稱棉花所）棉花分子遺傳改良創新團隊在染色體三維結構方法（Hi-C）改進領域取得重要進展，開發出了“冷凍置換Hi-C”技術，填補了該領域利用冷凍樣本研究染色體三維構象的空白，使Hi-C技術更靈活便捷。相關研究成果在線發表在《遺傳學與基因組學雜志》上，并被選為封面文章。

團隊首席、棉花所研究員李付廣介紹，染色質三維結構在基因調控、發育和多種疾病病因學中發揮著重要功能。隨著3C、4C、Hi-C和CHEA-PET等技術發展，科學工作者可直觀地從染色質三維構象角度解析基因的表達調控。然而，染色質結構研究需要對樣本進行及時交聯固定和解交聯，以防止樣本外界因素（如：高溫、低溫）影響染色質構象，導致實驗數據無法反映樣本的真實天然構象。目前常用Hi-C技術難以克服這一問題，導致Hi-C技術在低溫冷凍樣本尤其是長期低溫保存的珍貴樣品的應用難以實現。因此，如何從冷凍樣本最大程度還原其染色質真實構象是該技術應用的一大技術難點。

該研究基于“冷凍替代”原理，將高壓冷凍替代技術與傳統Hi-C技術相結合，開發出了“冷凍置換Hi-C”技術（Freeze-Substitution-Hi-C，FS-Hi-C）。該技術方法通過梯度升溫的方式對樣本染色質結構進行預交聯固定，以最大程度地減少冷凍樣本在升溫過程中染色質高級結構的改變。該研究在動物（果蠅）和植物（棉花）上證實了FS-Hi-C對冷凍樣本染色質三維結構的解析與傳統新鮮樣本Hi-C結果高度一致，FS-Hi-C還可顯著提高植物Hi-C文庫質量，大幅度降低了植物Hi-C成本。FS-Hi-C克服了傳統Hi-C對新鮮樣本要求的限制性，使Hi-C技術更靈活便捷。