伦敦纳米技术中心使用 Avizo 软件 | Thermo Fisher Scientific

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编写人：Ian Robinson 教授，Bo Chen 博士，伦敦纳米技术中心、UCL 和同济大学

由伦敦纳米技术中心的研究者，Ian Robinson 教授和 Bo Chen 博士（现任上海同济大学教授）领导的研究团队，通过使用新开发的连续样本表面-扫描电子显微镜 (SBFSEM) 以及 Thermo Scientific™ Avizo® 软件（一款处于领先地位的 3D 重建图像处理工具），以高达约 50 nm 的分辨率定量揭示了人类染色体和细胞核的三维空间结构。

Bo Chen 博士及其团队借助 Avizo 软件的专业辅助处理和分析功能（包括视觉化特征、骨架化算法和定量模块），探查了细胞核和染色体的 3D 结构。该团队利用 Avizo 软件对细胞核进行了剖析，并获得了其空间组织的相关信息。他们发现染色体不仅有 X 形，还有 S 形和 C 形，较大的染色体更偏向呈现 S 形或 C 形，而较小的染色体更偏向呈现人们熟悉的 X 形。

该研究还发现在细胞核成型前期，染色体的排列并非是随机无序的，携带基因较多的染色体趋向于向细胞核中心聚集，而携带基因较少的染色体则更靠近细胞核膜。该研究小组还推断出在细胞周期中，染色质局部浓缩而成“可见”染色体。此外，在染色质浓缩过程中，姐妹染色单体对在形态上并不完全相同，只是保持着相似的体积。

3D structure of the human nucleus with chromosomes with its envelope in light blue and the chromosomes in colour

含有染色体的人类细胞核的 3D 结构，核被膜呈浅蓝色，染色体呈彩色。

借助 Avizo 软件的定量标记分析功能，计算得出碱基对的体积为 6.69 nm3，不论体积大小，姐妹染色单体均呈圆柱形，直径均保持在 765 nm 左右。此外，该研究小组还提出了一种基于染色体三维形态和尺寸数据（通过 Avizo 软件也能获取）的一种鉴定人类染色体的潜在新方法，而无需使用传统的多色荧光原位杂交 (M-FISH) 测量法。该方法有望在未来通过 3D 成像方法鉴定人类染色体。

这项研究工作是在英国生物技术和生物科学研究委员会、英国工程和物理科学研究委员会和中国同济大学的大力支持下完成。

这是文献作者将强大而具有说服力的 3D 图像处理工具 Avizo 软件应用于生物及生物材料领域的一个成功案例。借助上海同济大学新建的 SBFSEM 设施，该研究团队可以对染色体的 3D 结构和整个细胞周期不同阶段的细胞核的 3D 结构进行比较，进而进一步研究染色质的浓缩过程。