SD3：精准量化单链 DNA 荧光特征的自动化利器

为解决缺乏标准化分析工具来检测和量化 DNA 荧光标记的问题，研究人员开展了关于开发自动化软件 Stained DNA Dot Detection (SD3) 的研究。结果显示 SD3准确性高、分析时间短。其有助于单 DNA 分子及其修饰的研究与诊断。

　　在生命科学的微观世界里，DNA 就像一座储存遗传信息的神秘宝库，它不仅承载着构建生命蓝图的四字母序列，还隐藏着如表观遗传标记和 DNA 损伤等重要信息。近年来，科学家们通过荧光标记技术，得以直观地观察这些信息在单 DNA 分子上的分布。然而，在数据处理环节，却遭遇了重重阻碍。以往，缺乏标准化的数据分析工具，使得研究人员在面对大量数据时，常常束手无策。传统的手动计数方法不仅效率低下，还容易受到主观因素的影响，导致结果的准确性大打折扣。在这样的困境下，开发一款高效、准确的自动化分析工具迫在眉睫。

来自国外的研究人员敏锐地捕捉到了这一问题，开展了关于开发自动化软件 Stained DNA Dot Detection (SD³) 的研究。他们的研究成果发表在《DNA Repair》上，为该领域带来了新的曙光。研究表明，SD³软件能够高效、精准地识别单链 DNA 分子并量化其上的荧光标记，大大提高了研究效率和数据的准确性，对 DNA 损伤分析、表观遗传学研究等多个领域具有重要意义。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，从血液样本中分离外周单核血细胞（PBMCs），并对其进行处理以诱导 DNA 损伤。接着，利用一系列酶对损伤的 DNA 进行修复和荧光标记。然后，通过荧光显微镜对标记后的 DNA 进行成像。最后，运用 SD³软件对图像进行分析，同时与手动分析对比，评估 SD³的性能 。

研究结果

1. 自动化选择 DNA 分子：在拉伸 DNA 过程中，会出现不同形态的分子，弯曲或卷曲的分子不利于数据分析。SD³可分析 DNA 分子的凸度比和偏心率，用户能通过调整凸度比的截断值排除弯曲分子，方便在批量分析中应用。
2. 自动测量 DNA 分子长度：研究人员对比了 SD³与手动测量 DNA 长度的结果，发现两者相关性显著，说明 SD³测量结果可靠。同时，利用 SD³比较未经处理和 H₂O₂处理样本的 DNA 长度，发现 H₂O₂处理会使 DNA 分子显著缩短。
3. 自动检测荧光点：经 H₂O₂处理的样本 DNA 损伤增加，SD³在计数荧光点数量上与手动计数呈正相关且差异显著。此外，SD³可通过设置排除分子末端一定像素内的荧光点，避免因处理 DNA 时产生的末端损伤和非特异性标记对结果的干扰。

在研究结论和讨论部分，SD³的出现为单 DNA 分子荧光标记的检测和量化带来了新的突破。它不仅提高了分析的准确性和可重复性，还大大缩短了分析时间。与传统手动分析相比，SD³克服了其劳动强度大、效率低的缺点；与现有其他软件相比，它能提供每个检测到的单个分子的数据和分析总结文本文件，具有独特优势。虽然样本制备过程中可能存在机械剪切导致的 DNA 损伤等问题，且受显微镜衍射极限影响，部分相邻损伤位点无法分辨，但 SD³仍能通过记录荧光点发射强度，为研究提供有价值的信息。总的来说，SD³作为一款开源软件，操作简便，为研究拉伸 DNA 分子的损伤和其他特征提供了有力工具，有望推动生物物理和生化图像分析领域的进一步发展，助力科学家们更深入地探索 DNA 的奥秘。