染色体由DNA与组蛋白共同组成，从染色体的一级结构（绳珠模型）到四级超螺旋折叠结构，DNA分子一共被压缩了8400倍左右，正是这些折叠和压缩，导致基因在细胞中的分布复杂而又有序。

基于基因组序列，调控元件和相关的注释的信息，科学家们发现，它们在空间结构上并不是在染色体上呈线性地一字依次排开，这些离散的调控元件并不能有效地解释很多基因的调控结果和机制。由此猜测其与基因组的三维空间结构相关。

图1 loops环

基因组三维空间结构与功能的研究简称三维基因组学（Three-Dimensional Genomics, 3D Genomics）。2003年Job Dekker及其合作者提出了染色质构象捕获技术（Chromatin Conformation Capture, 3C），用于测定特定的点到点之间的染色质交互作用。随后，科学家们扩展了3C技术，开发了4C技术（Circularized Chromatin Conformation Capture），用于测定一点到多点之间的染色质交互作用。Dostie等人接着开发了5C技术（Carbon-Copy Chromatin Conformation Capture），用于测定多点到多点之间的染色质交互作用。

为了能捕获全基因组范围的染色质相互作用，Job Dekker研究组又开发出了现在大家所熟知的Hi-C技术。其是基于将线性距离远、空间结构近的 DNA 片段进行交联，并将交联的 DNA 片段富集，接着进行高通量测序，对测序数据分析可以揭示染色质的远程相互作用，从而推导出基因组的三维空间结构和可能的基因之间的调控关系。

图2 Hi-C 实验流程示意图

图3 序列装配过程图