荧光原位杂交(FISH)是用于发现基因或染色体异常的分子诊断技术，最早在20世纪80年代初开发，它包括使用结合染色体特定部位的荧光探针来检测特定DNA序列是否存在。来自清华大学和德州大学达拉斯分校的共同通讯作者张奇伟教授介绍，传统的FISH方法受限于各种因素(包括标记能力和光学分辨率)而难以获得基因组中特定短片段的清晰微观图像。


2015年，哈佛大学Wu Chao-ting教授和庄小威教授实验室联合建立了寡核苷酸探针FISH(Oligopaint-FISH)与STORM相结合的新方法，能够对最短为4900碱基的非重复基因组区域进行超分辨率成像。

“虽然这种技术在染色质结构域精细组织方式研究很有前景，但我们希望能够发展一种新方法：不但进一步提高基因组序列分辨率，重要的是，避免繁琐的探针制备过程对实际应用的限制。通过这种新方法，我们将精确地靶向基因增强子和启动子，使其相互作用，原位可视化，同时可用来检测癌症和其他疾病中单细胞内特定DNA小片段及其之间相互作用的变化。”张奇伟教授说。

6月28日上午，深圳大学在光电工程学院召开发布会，公布取得的重要科研成果。


为了开发该方法，来自深圳大学倪燕翔博士首次把MB概念应用于基因组特异靶序列的标记上。“实验效果要好于我的预期，”倪燕翔说，“MB设计不仅显著降低了未结合和脱靶探针的荧光，而且有效减少探针与基因组其它区域的非特异性结合”。

论文作者之一、深圳大学曹博博士介绍，在自主搭建的三维随机光学重建显微镜（3D-STORM）平台上，他们采用了分子信标（MB）探针的这一新方法（MB-FISH），能够在纳米分辨条件下展现目标DNA小片段在细胞核内三维空间的分布，这种能力类似于在拥挤的超过100万人的大厅中精确识别出想要找的那个人。

这是迄今为止，用光学显微镜所能看到的最短特异基因组序列。之后科学家可以继续给不同基因组拍照，并一一靶向定位，用来观察其相互之间的互动模式，以此实现在细胞尚未发生病变时，就能判断其是否具备癌变可能。

目前，该团队开始搭建和完善多色3D-STORM，该系统升级后，将会在研究人类正常和疾病（比如癌症）细胞中3D基因组结构功能方面释放更大的潜力。

团队现在主要采用胚胎干细胞开展实验，未来可向肿瘤细胞的研究发展。该研究可通过观察基因组上的相互作用，发现导致细胞产生基因变异的位置，最终在肿瘤细胞形成前发现变异细胞。

参与相关工作的深圳大学光电学院的青年学者均系该院牛憨笨院士团队成员。1997年当选为中国工程院院士的牛憨笨是我国杰出的光电子学和超快诊断技术专家， 1999年，他带领自己的科研团队加盟深圳大学，成为深圳大学引进的首位院士。

2016年7月，牛憨笨院士因病逝世。深圳大学光电学院院长屈乐军表示，牛憨笨院士生前一直致力于先进光学方法的创新，同时积极推进光学方法在生命科学中的应用。此次成果的发布，是对牛憨笨院士最好的纪念。

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