Nature子刊发布全新的染色质构象捕获技术，样本量大大减少

　　

染色质构象捕获技术Hi-C可表征三维染色质结构，促进单倍型相位分析并实现基因组组装支架构建，却在重复序列等复杂区域的研究中屡屡受挫。

近日，加州大学戴维斯分校等机构的研究人员开发出一种全新的CiFi技术，将染色质构象捕获（3C）与PacBio HiFi长读长测序技术相结合，能够分析重复序列区域的基因组相互作用。

这项研究成果发表在《Nature Communications》杂志上。PacBio公司首席科学官Jonas Korlach博士也参与了CiFi技术的开发。

CiFi技术的核心突破在于解决了传统长读长3C技术需要大量样本的痛点，仅需6万个细胞（不到1μg DNA）即可开展实验，远低于Pore-C等技术所需的千万级细胞量。

这种技术通过无偏倚全基因组扩增，富集未交联的DNA分子，成功克服了传统3C测序中产量低、读长短的问题，生成的HiFi读数可包含多个串联的互作片段（350 bp至2 kbp）。

共同通讯作者、加州大学戴维斯分校的Megan Dennis博士表示：“我们开发CiFi是为了让研究人员能够利用有限或棘手的样本进行高度准确的染色质捕获。通过结合3C和HiFi测序，我们能在复杂的基因组区域解析染色质结构，以较低的样本量生成染色体级别的组装结果。”

在人类淋巴母细胞系GM12878的验证工作中，CiFi技术展现出卓越的性能。其读数在重复区域的映射效率和覆盖度显著优于短读长Hi-C，在片段重复（SD）和着丝粒等传统Hi-C技术难以攻克的区域，映射率提升至83%~89%。

同时，CiFi大大改善了单倍型相位分析，通过单条读数的多位点互作信息，将可定相的片段比例从传统Hi-C的6.9%提升至23.9%，为二倍体基因组的染色质结构解析提供了高精度的工具。

CiFi技术的特点使其突破了样本量的限制，实现了对单个小型生物的染色质互作分析。研究人员利用该技术完成了单只按蚊的染色质构象分析，成功识别出X染色体的特征性环结构。

他们还以单个地中海实蝇为样本，结合HiFi全基因组测序与CiFi数据，构建出染色体水平的二倍体组装，其BUSCO完整性达96.7%~99.3%，且仅需传统Hi-C约1/4的互作数据即可实现染色体级别的支架构建，在异染色质等复杂区域的解析上更具优势。

当然，CiFi技术目前仍存在一定局限性，限制性内切酶的使用可能在检测区域引入偏倚，而针对其多位点高阶互作特征的计算分析方法仍有优化空间。研究团队指出，可通过选用非特异性内切酶、开发专属分析工具进一步提升技术性能。

作为低起始量的长读长3C技术，CiFi不仅弥补了传统Hi-C在复杂基因组区域的研究短板，更将三维基因组分析的应用范围拓展至单个小型生物、分离细胞、肿瘤活检等微量样本。