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原位杂交（ISH）这种显微镜方法解决了这两个问题。它利用标记的核酸探针来确定组织及中DNA或RNA的空间位置和丰度。这种方法有两种形式，荧光（FISH）和显色（CISH）。之前，FISH和CISH一直是定性的：要么阳性，要么阴性。随着技术的发展，定量版本也被开发出来。

单分子荧光原位杂交（smFISH）是一种新的基因表达分析方法，能报告转录本丰度和空间定位。但到目前为止，smFISH还不能实现基因组范围的分析。如今，瑞士苏黎世大学的研究人员报告了一种策略，让smFISH也插上高通量的翅膀。1

苏黎世大学分子生命科学研究所的Lucas Pelkmans领导了这项研究。他解释道，传统的smFISH有两个主要缺点，阻碍了它的高通量应用。首先，它产生相对较弱的信号，信噪比不太高。其次，它不能扩展，因为它需要高的放大倍数，长的成像时间，并且每个转录本的条件需要优化。

传统的smFISH利用一系列短的寡核苷酸来检测转录本，每个寡核苷酸上标记有一个荧光基团。这样，mRNA上就有足够浓度的荧光分子，产生可见的光点，但通常只有在60x或100x放大倍数下，使用油浸、大数值孔径的透镜才行。

Pelkmans及其团队以支链DNA（branched DNA）为基础开发了他们的方法。在这一策略中，15对寡核苷酸探针靶定一个特定的mRNA。这些探针将作为一级preamplifier探针的着陆垫，又为一些二级的amplifier探针提供了结合位点，zui后是一组三级的标记探针。

Pelkmans解释道，这就像在转录本上种下了15颗杂交探针的树。这种方法产生了放大的信号，亮度增加100倍，信噪比也提高3倍，而成像时间比传统方法大大缩短。

凭借这种强烈的信号，研究小组将实验过程自动化。他们建立了21个人类基因的支链DNA库，并用培养的HeLa进行了检验。在这一过程中，他们使用384孔板，每孔用一个探针，并使用相同的杂交和洗涤条件。杂交之后，他们以40x放大倍数对每孔中约1万个细胞进行成像，并利用内部开发的算法来提取转录本丰度和空间特征，例如，斑点靠近细胞膜，还是细胞核，集中还是分散。他们总共收集了91个空间变量，并利用计算机集群来评估它们与基因调控的关系。

数据表明，那些表现出相似的空间特征和相似的细胞间差异的基因，也更有可能具有相似的功能作用。

“事实证明，那些空间特征实际上提供了更多信息，可预测基因之间的功能性相互作用，"Pelkmans解释道。

大家都认为，单水平的转录充满噪音。也就是说，细胞质中两个遗传上*相同的细胞可能有着*不同的转录本数量。然而，蛋白水平不一定反映这种转录本丰度。Pelkmans认为，生物过程的可靠性有可能源于mRNA亚细胞定位的调节，而他们的数据也支持这一观点。如今，他们的目标是直接检验这一假说，以确定“转录本的空间结构是否缓冲了转录噪音"。

霍华德?休斯医学研究所的项目科学家Timothee Lionnet认为这项研究是“自动化的力作"。他谈道：“他们将FISH技术带到了多重PCR或RNA-Seq技术所达到的通量。"