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从3C到Hi-C：这项技术如何引领基因组学革命？
随着基因组学的持续发展，研究者们一直在寻找更精确的方法来理解细胞内部的复杂结构。 Hi-C技术的出现，无疑为这一领域带来了革命性的变化。 Hi-C是一种高通量的基因组与表观基因组技术，它能够全面捕捉染色质的构形，并提供关于基因相互作用的深入见解。这项技术被认为是多种染色体构形捕捉技术的衍生品，其中包括著名的3C、4C和5C技术。
Hi-C综合利用了3C和下一代测序（NGS）技术，标志着C类技术的质量飞跃，也是3D基因组学的开端。
与传统的3C技术不同，Hi-C通过标记所有的碎片化染色质，能够进行「全对全」的互动分析。此流程会先使用甲醛交联染色质，然后对其进行溶解和破碎，接着将相互作用的基因组区域重新连接起来，最终创建一个包含化学合成DNA分子的基因库。透过测序这些重结合的分子，科学家们便能获取这些染色质在三维空间内互相作用的数据。 Hi-C技术不单单显示了哺乳动物染色体的整体结构，还提供了关于染色质物理性质的洞察，以及如何在细胞受到外部刺激时，基因与调控元件之间的长距离接触随时间而变化的情况。
技术发展历史
Hi-C技术在初期是一种低解析度且噪声高的技术，其主要描绘1百万碱基对的交互作用区域。随着科学家不断改进该技术，自2012年以来，Hi-C技术经历了多次修改，使其解决了许多早期的缺陷，并提升了解析度。通过适应性更改的测序深度或使用更频繁切割的限制内切酶，研究者们能够将Hi-C的解析度从最初的较低标准提升到千碱基对（kb）级别。
除标准Hi-C之外，还有低Hi-C、SAFE Hi-C和Micro-C等多种衍生技术，它们具有不同的特点。
传统Hi-C的工作流程
在传统的Hi-C工作流程中，细胞首先使用甲醛进行交联，然后用限制酶进行消化，创建DNA的5'末端突出；接着添加生物素标记与接合，生成含生物素的连接产物。这些连接产物随后经过高层次测序，使得成对的交互作用获得进一步的分析。
改进的Hi-C技术
目前，Hi-C的进步和演变不仅提升了解析度，还改变了其适用的细胞数要求，标准Hi-C需要高达2000到2500万细胞，而低Hi-C和Capture Hi-C则能用更少的细胞数进行有效实验。这些改进使得Hi-C技术在生物医学研究中的应用变得更加广泛。
Hi-C技术的变体包括在细胞核内进行交联的in situ Hi-C，其解析度显著提高，并且所需的细胞数量更少。
Hi-C技术的未来
一系列与Hi-C技术相关的变革不仅在基础科学研究上推动了蛋白质和基因交互作用的理解，还在临床应用中展示了其潜力。随着技术的不断进步，有望在疾病诊断、药物发现甚至基因疗法中发挥更重要的作用。科学家们预期，未来的技术将能允许更快速和高效的基因组学分析，以支持对于生物系统更深入的理解。
费用降低和数据分析能力的提升，使得Hi-C技术对于更广泛的研究问题变得可及，让我们不禁思考：在这场基因组学革命中，未来的发现会如何改变我们对生命的理解和应对方法？
