在真核生物中，基因组的功能输出受到局部表观遗传状态和三维染色质折叠的精密调控。这些机制控制着转录、DNA复制时序、DNA损伤应答等关键生命过程。然而，传统基于测序的表观遗传学研究方法往往只能提供群体平均水平的信息，难以揭示单个细胞内部的真实异质性。近年来，单细胞测序和空间组学技术取得了长足进步，但科学家们仍然缺乏一种能够在不破坏三维基因组结构的前提下，同时检测多个表观遗传标记组合的高分辨率方法。

Epi-PHR技术的灵感来源于检测蛋白质相互作用的邻近依赖性杂交链式反应（proxHCR）。其核心机制是通过一系列精心设计的DNA发夹寡核苷酸探针，将目标基因位点的FISH信号与特定表观遗传修饰的抗体信号在空间上“连接”起来。

具体而言，研究人员首先用针对目标表观遗传标记的一抗处理固定后的细胞，随后加入生物素化的二抗。接着，通过凝胶包埋和蛋白酶的巧妙处理——这是Epi-PHR的关键创新之一——有效去除了随机激活产生的背景信号，只保留与目标基因位点物理关联的特异性信号。最终，通过荧光染料标记的探针产生清晰的读出具象信号，指示特定基因位点上是否存在感兴趣的表观遗传标记。

研究团队对Epi-PHR的性能进行了系统验证。实验表明，即使在低至2千碱基（kb）的基因组分辨率下，Epi-PHR仍能达到67%的检测效率。在特异性方面，研究人员通过靶向同一2kb区域的不同表观遗传标记，证实了Epi-PHR能够精准区分不同标记的存在与否。通过药物干预去除相应标记后，信号显著降低，进一步验证了其特异性。更令人瞩目的是，Epi-PHR实现了在同一单个细胞中同时对200个基因位点的表观遗传状态进行高通量分析。研究团队还开发了同时检测两种不同表观遗传标记的策略。

Epi-PHR最引人注目的优势在于其与染色质示踪技术的完美兼容。研究团队将Epi-PHR与染色质示踪相结合，在同一个单细胞中同时获得了目标区域的表观遗传信息和三维染色质折叠构象。通过对照实验，研究人员证实Epi-PHR流程不会破坏三维基因组结构——经过完整Epi-PHR处理的样本，其染色质示踪结果与未处理对照组高度一致，TAD边界和环锚等关键结构特征均得到良好保存。

尽管Epi-PHR展现出巨大的应用潜力，研究团队也坦诚地指出了当前技术的局限性：目前仅限于同时分析两种表观遗传标记，主要受限于抗体来源、正交发夹探针集和成像通道数量。随着这一技术的进一步完善和推广，Epi-PHR有望在发育生物学、神经科学、肿瘤研究等多个领域发挥重要作用，帮助科学家们以前所未有的精度解读表观遗传密码与其三维基因组构象之间的复杂对话，推动我们对生命基本规律的理解迈上新台阶。

https://www.nature.com/articles/s41592-026-03253-0