Designing a Hybrid Chain Reaction Probe for Multiplex Transcripts Assay with High-Level Imaging

多路复用 原位 分子成像 荧光 计算生物学 材料科学 纳米技术 生物物理学 化学 生物 生物信息学 遗传学 物理 光学 体内 有机化学
作者
Dongjian Cao,Xinxin Qin,Wenjing Wang,Ying Zhang,Sheng Peng,Hui Gong,Qingming Luo,Jie Yang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c08720
摘要

The hybrid chain reaction (HCR), an isothermal and enzyme-free amplification strategy, has found extensive use in fluorescent in situ hybridization (FISH) assays. However, the existing HCRs are limited, being time-consuming processes and low-efficiency imaging due to weak signal, significantly restricting their application in transcriptomic assays. To address the limitations, we developed nine orthogonal HCR hairpin-pair (hp) probes in this study to enable efficient signal amplification for multiplex assays. To enhance the efficiency and imaging quality of multiplex assays using these HCR probes, we employed two strategies. First, we coupled fluorescent molecules to HCR hairpins via disulfide bonds, facilitating easy removal through chemical cleavage. As a result, the workflow was greatly simplified. Second, we combined HCR with in situ rolling circle amplification (ISRCA), creating ISRCA-HCR, which achieved a 17-fold signal amplification. ISRCA-HCR demonstrated a high-level imaging capability for spatial cell type assays. This study shows the application for cell typing based on the developed HCR probes, enabling accurate and high-level signal amplification for multiplex FISH imaging. This provides an effective research tool for transcriptome and spatial cell type analysis.
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