Nucleic Acids-encoded Amplification for Single-cell Imaging

doi:10.7503/cjcu20220572

Abstract

Abstract:

Single-cell imaging is of great significance in the field of life science and clinical medicine for its application on visualizing and quantifying of targets in single cells. Nucleic acids-encoded amplification converts targets to nucleic acids barcodes through specific molecular reactions， which is easy to achieve signal amplification. Due to its variety of probes， ease of programming， mild reaction conditions and high amplification efficiency， nucleic acids- encoded amplification emerges outstanding performance on sensitive and multiplexed imaging of various targets with low abundance in single cells， emerging as a new strategy for understanding cell state and exploring life process. This paper reviews the research progress of nucleic acids-encoded amplification in the field of single-cell fluorescence imaging on the basis of the encoding methods， which systematically clarifies the characteristics of encoding and amplification methods for living cell imaging and in situ cell imaging. Finally， the challenges of multiplex detection in living cells and future perspectives of nucleic acids-encoded amplification are summarized and discussed.

Key words: Single-cell analysis, Nucleic acids encoding, Nucleic acids amplification, Fluorescence imaging

CLC Number:

O657

TrendMD:

ZHAO Xueqi, ZHAO Yue, XUE Jing, BAI Min, CHEN Feng, SUN Ying, SONG Daqian, ZHAO Yongxi. Nucleic Acids-encoded Amplification for Single-cell Imaging[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(12): 20220572.

Figures/Tables 13

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Method	Principle	Nucleic acid amplification	Target	Encoding number	Ref.
MERFISH	Hybridization reaction	None	mRNA	100—1000	［37］
Improved MERFISH	Hybridization reaction	bDNA	mRNA	130	［41］
SeqFISH	Hybridization reaction	None	mRNA	12 per cycle	［42］
HCR⁃seqFISH	Hybridization reaction	smHCR	mRNA	250	［43］
STARmap	Hybridization reaction	RCA	mRNA	160—1020	［44］
SABER⁃FISH	Hybridization reaction	PER	mRNA	17 per cycle	［45］
SeqEA	Hybridization reaction	RCA	mRNA	36 per cycle	［46］
Clicker⁃FISH	Coupling reaction	RCA	RNA structures and polyadenylation	3 per cycle	［53］
Sc5hmU/5hmC⁃microgel	Coupling reaction	RCA	5hmU and 5hmC	2 per cycle	［23］
CODEX	Antigen⁃antibody reaction	None	Proteins	2 per cycle	［58］
IsHCR	Antigen⁃antibody reaction	HCR	Proteins	3 per cycle	［59］
ELISpot	Antigen⁃antibody reaction	PER	Proteins	6 per cycle	［60］
CCFB	Antigen⁃antibody reaction	None	Proteins	3 per cycle	［61］
Cell⁃TALKING	Combinational reaction	RCA	5hmC， 5hmU and 5fU	3 per cycle	［22］
ClampFISH	Combinational reaction	Click⁃amplifying	mRNA	3 per cycle	［49］

Method	Principle	Nucleic acid amplification	Target	Encoding number	Ref.
MERFISH	Hybridization reaction	None	mRNA	100—1000	［37］
Improved MERFISH	Hybridization reaction	bDNA	mRNA	130	［41］
SeqFISH	Hybridization reaction	None	mRNA	12 per cycle	［42］
HCR⁃seqFISH	Hybridization reaction	smHCR	mRNA	250	［43］
STARmap	Hybridization reaction	RCA	mRNA	160—1020	［44］
SABER⁃FISH	Hybridization reaction	PER	mRNA	17 per cycle	［45］
SeqEA	Hybridization reaction	RCA	mRNA	36 per cycle	［46］
Clicker⁃FISH	Coupling reaction	RCA	RNA structures and polyadenylation	3 per cycle	［53］
Sc5hmU/5hmC⁃microgel	Coupling reaction	RCA	5hmU and 5hmC	2 per cycle	［23］
CODEX	Antigen⁃antibody reaction	None	Proteins	2 per cycle	［58］
IsHCR	Antigen⁃antibody reaction	HCR	Proteins	3 per cycle	［59］
ELISpot	Antigen⁃antibody reaction	PER	Proteins	6 per cycle	［60］
CCFB	Antigen⁃antibody reaction	None	Proteins	3 per cycle	［61］
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