Abstract DNA fluorescence in situ hybridization (FISH) has been widely used in diagnosis and genetic research. Traditional Bacterial artificial chromosome (BAC) or oligonucleotide based probe to detect DNA in situ is only effective when the target is relatively large, usually over 150Kb DNA fragments. And it involves heat denaturation steps to open the DNA for in situ hybridization. The heat process can affect the fine structure of nuclei. Here we reported a novel method based on Cas9 nickase and exonuclease digestion of double strand DNA and permanently mark the DNA in single strand state for FISH. With this novel design, we detected non-repetitive genomic loci as small as 2Kb.

Single molecular fluorescence in situ hybridization (smFISH) detects RNA transcripts with spatial information and digital molecular counting. However, the broad usage of smFISH is still hindered by the complex chemical probe conjugation or microscopy set-up, especially for investigating multiple gene expression. Here we present a multiple fluorophore enzymatic labeling method (termed HuluFISH) for smFISH probes to achieve flexible combinatorial color barcoding in single hybridization step. The multiplex capacity of HuluFISH follows an exponential growth with the increase of the number of fluorophore types. We demonstrate that this method can be used to detect cellular heterogeneity in embryonic mouse brain on single cell level.