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原位杂交与荧光原位杂交技术详解

2010-09-16 20:22 未知 未知 阅读 0
核心摘要: 本文详细介绍了原位杂交(ISH)和荧光原位杂交(FISH)的基本原理、实验步骤及应用领域。ISH利用标记核酸探针在组织切片上对核酸进行定位分析,而FISH采用荧光标记探针实现多色、高灵敏度检测。文章还涵盖了核酸分子杂交的类型(固相与液相)及固相膜杂交的具体方法,包括DNA变性、固定、预杂交、杂交、洗膜和结果显示等关键步骤,为分子生物学和病理学研究者提供了实用的技术参考。

原位杂交(In Situ Hybridization, ISH)是一种利用标记的核酸探针,在组织切片、细胞涂片及染色体制片上对核酸进行定性、定位和相对定量分析的分子生物学方法。该技术具有灵敏度高、特异性强、直观等优点,广泛应用于肿瘤生物学、血液病理学、遗传学、微生物学、细胞和分子生物学、神经内分泌学、免疫学等领域,以及治疗评估和预后判断。菌落原位杂交是其中一种常见形式,通过将转化或感染后的菌落印迹在滤膜上,经碱裂解、中和、洗净烘干后,用放射性标记的DNA或mRNA探针进行杂交和放射自显影,以筛选阳性克隆。

荧光原位杂交(Fluorescence In Situ Hybridization, FISH)是原位杂交技术的重要分支,其探针由荧光物质直接或间接标记。该技术于20世纪80年代末发明,现已从实验室逐步进入临床诊断领域。其基本原理是:荧光标记的核酸探针与变性后的靶核酸在退火温度下复性,通过荧光显微镜观察信号,在不破坏样本原位结构的前提下对靶核酸进行分析。DNA荧光标记探针是最常用的类型,可用于组织、细胞或染色体中的DNA分析。美国Vysis公司是FISH领域的知名企业,提供包括荧光标记探针、杂交试剂、检测试剂、杂交仪器、观察分析仪器及软件在内的全套产品。

荧光标记探针具有环境友好、灵敏度高、可多色分析等优点,允许同时使用多个探针,缩短实验周期。Vysis公司的直接法标记探针无需信号放大系统,减少了试剂投入,提高了特异性,且信号清晰、背景低、操作简便。

附录:核酸分子杂交的类型

核酸分子杂交按作用环境分为固相杂交和液相杂交。固相杂交将一条核酸链固定在固体支持物(如硝酸纤维素膜、尼龙膜、磁珠等)上,另一条游离在溶液中;液相杂交中两条核酸链均游离。固相杂交因易于去除未杂交片段、检测方便且能防止靶DNA自我复性而更为常用。常见固相杂交类型包括:菌落原位杂交、斑点杂交、狭缝杂交、Southern印迹杂交、Northern印迹杂交、组织原位杂交和夹心杂交等。液相杂交虽研究最早,但因杂交后去除过量探针困难且误差较高,应用不如固相杂交普遍。近年来,随着检测技术的改进和商业诊断试剂盒的应用,液相杂交技术得到了快速发展。

(一)固相膜核酸分子杂交方法

1. DNA变性:DNA变性解链是杂交成功的关键。Southern印迹杂交时,将凝胶浸入1.5 mol/L NaCl和0.5 mol/L NaOH中1小时,然后用1 mol/L Tris-HCl(pH 8.0)和1.5 mol/L NaCl中和1小时。碱变性可避免DNA降解,热变性需在低DNA浓度(100 μg/ml)和低盐浓度(0.1×SSC)下进行。变性后DNA的OD260增加约30%~40%,醇沉淀呈雪样。

2. DNA固定:硝酸纤维素膜(孔径0.45 μm)先在蒸馏水中浸泡,再用6×SSC浸泡30分钟至2小时,晾干。DNA转移后,室温干燥4小时,80℃真空干燥2小时。

3. 预杂交:将湿润滤膜放入塑料袋,按每平方厘米加0.2 ml预杂交液(6×SSC、0.5% SDS、5×Denhardt液、100 μg/ml变性鲑鱼精DNA),68℃水浴保温3~12小时。

4. 杂交:挤净预杂交液,加入杂交液(6×SSC、0.01 mol/L EDTA、变性标记探针、5×Denhardt液、0.5% SDS、100 μg/ml变性鲑鱼精DNA),68℃杂交4~20小时。

5. 洗膜:取出滤膜,依次用2×SSC/0.5% SDS室温漂洗5分钟,2×SSC/0.1% SDS室温洗涤15分钟,0.1×SSC/0.5% SDS 68℃洗涤2小时(中间换液一次)。洗膜温度应低于Tm值12℃以上(Tm = 69.3 + 0.41×(G+C)%)。

6. 结果显示:放射性检测可采用放射自显影或液闪计数。放射自显影将杂交膜与X光片在暗盒中曝光,-20℃或-80℃下进行可减弱32P散射。液闪计数适用于打点和狭缝杂交,将膜剪成小块,加入闪烁液后计数。

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