3.In situ hybridization
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原位杂交原位杂交组织(或细胞)化学 (In situ Hybridization Histochemistry,ISHH) 简称原位杂交(InSitu Hybridization),属于固相分子杂交的范畴,它是用标记的DNA或RNA为探针,在原位检测组织细胞内特定核酸序列的方法。
根据所用探针和靶核酸的不同,原位杂交可分为DNA-DNA杂交,DNA-RNA杂交和RNA-RNA杂交三类。
根据探针的标记物是否直接被检测,原位杂交又可分为直接法和间接法两类。
直接法主要用放射性同位素、荧光及某些酶标记的探针与靶核酸进行杂交,杂交后分别通过放射自显影、荧光显微镜术或成色酶促反应直接显示。
间接法一般用半抗原标记探针,最后通过免疫组织化学法对半抗原定位,间接地显示探针与靶核酸形成的杂交体。
原位杂交最初是以同位素标记探针进行的。
尽管同位素标记(如35S,3H,32P等)仍然广泛使用,但非同位素标记探针的迅速发展(尤其是生物素标记探针和地高辛标记探针),更引起科技工作者的极大兴趣。
一、基本要求组织取材:组织取材应尽可能新鲜。
由于组织RNA降解较快,所以新鲜组织和培养细胞最好在30min内固定。
固定:目的是(1)保持细胞结构;(2)最大限度地保持细胞内DNA或RNA的水平;(3)使探针易于进入细胞或组织。
最常用的固定剂是多聚甲醛,与其它醛类固定剂(如戊二醛)不同,多聚甲醛不会与蛋白质产生广泛的交叉连接,因而不会影响探针穿透入细胞或组织。
增强组织的通透性和核酸探针的穿透性:(1)稀酸处理和酸酐处理:为防止探针与组织中碱性蛋白之间的静电结合,以降低背景,杂交前标本可用0.25%乙酸酐处理10min,经乙酸酐处理后,组织蛋白中的碱性基团通过乙酰化而被阻断。
组织和细胞标本亦可用0.2M HCl处理10min,稀酸能使碱性蛋白变性,结合蛋白酶消化,容易将碱性蛋白移除。
(2)去污剂处理:去污剂处理的目的是增加组织的通透性,利于杂交探针进入组织细胞,最常应用的去污剂是Triton X-100。
原位杂交的基本原理原位杂交技术的基本原理是利用核酸分子单链之间有互补的碱基序列,将有放射性或非放射性的外源核酸(即探针)与组织、细胞或染色体上待测DNA或RNA互补配对,结合成专一的核酸杂交分子,经一定的检测手段将待测核酸在组织、细胞或染色体上的位置显示出来。
为显示特定的核酸序列必须具备3个重要条件:组织、细胞或染色体的固定、具有能与特定片段互补的核苷酸序列(即探针)、有与探针结合的标记物(曾呈奎等2000)。
RNA原位核酸杂交又称RNA原位杂交组织化学或RNA原位杂交。
该技术是指运用cRNA或寡核苷酸等探针检测细胞和组织内RNA表达的一种原位杂交技术。
其基本原理是:在细胞或组织结构保持不变的条件下,用标记的已知的RNA核苷酸片段,按核酸杂交中碱基配对原则,与待测细胞或组织中相应的基因片段相结合(杂交),所形成的杂交体 (Hybrids)经显色反应后在光学显微镜或电子显微镜下观察其细胞内相应的mRNA、rRNA和tRNA分子。
RNA原位杂交技术经不断改进,其应用的领域已远超出DNA原位杂交技术。
尤其在基因分析和诊断方面能作定性、定位和定量分析,已成为最有效的分子病理学技术,同时在分析低丰度和罕见的mRNA表达方面已展示了分子生物学的一重要方向。
原位杂交技术(in situ hybridization)是以标记的核酸分子为探针,在组织细胞原位检测特异核酸分子的技术。
这一技术不需要从组织细胞中提取核酸,对组织中含量极低的靶序列有很高的灵敏度,并可保持组织与细胞的结构完整,反映特异核酸分子的定位。
特别是配合使用能定位特异蛋白分子的免疫细胞化学技术,就能对生理或病理条件下从DNA 到mRNA到蛋白质这样一个基因表达过程进行定性和定位的分析,是基因表达研究强有力的手段。
(一)原位杂交技术的原理原位杂交技术的原理是:使含有特异序列、经过标记的核酸单链即探针,在适宜条件下与组织细胞中的互补核酸单链即靶核酸发生杂交,再以放射自显影或免疫细胞化学方法对标记探针进行探测,从而在细胞原位显示特异的DNA或RNA分子。
原位杂交名词解释
原位杂交(in situ hybridization)是一种分子生物学技术,用
于检测和定位特定的核酸序列在细胞或组织中的分布情况。
该技术利用一段含有探针的核酸序列与待检测样品中的相应核酸序列进行互补杂交,通过标记的探针的位置和数量来确定目标序列的位置。
原位杂交的操作一般分为以下几个步骤:
1.固定样本:首先需要将待检测的细胞或组织样本固定在载玻
片或载体上,使其不被破坏。
2.脱氧核酸的解性处理:将样本中的DNA或RNA进行解性处理,使其成为单链的状态,以利于与探针的杂交。
3.制备探针:设计和合成一段与目标核酸片段互补的核酸探针,并进行标记。
标记可以使用荧光标记剂、酶标记剂等。
4.杂交:将制备好的探针加到固定的样品上,在合适的温度和
离子平衡条件下,使探针与待检测的样品中的目标序列发生互补杂交。
5.洗涤:通过一系列洗涤步骤,去除未与目标序列相互补的探针。
6.检测和成像:利用显微镜或其他成像设备观察和记录探针的
标记位置和数量,以确定目标序列在样品中的分布情况。
原位杂交技术可以用于很多领域,如遗传学、细胞生物学和病理学等。
它可以用来研究基因表达、染色体异常、病原体感染等问题,帮助科学家更好地了解细胞和组织的结构和功能。
此外,原位杂交还可以用来诊断疾病,如肿瘤、遗传病等,通过监测特定基因的表达情况,帮助医生做出正确的诊断和治疗方案。
总的来说,原位杂交是一种研究和定位目标核酸序列在细胞或组织中分布情况的技术,具有高灵敏度和高特异性的优点,可以广泛应用于生命科学的各个领域。
原位杂交原位杂交是在分子生物学领域应用极为广泛的实验技术之一,是在研究生物体发育过程中的一种极为重要的分子遗传学的研究方法。
其英文名为in situ hybridization,其中in situ为拉丁文,原义是"in its natural position". 字面的意思理解就是说在其原来的天然的位置处杂交。
原位杂交主要是基于以下这个主要原理:单链的DNA或者RNA只要他们的序列是互补的,即符合AT,CG的碱基配对原则,那么这样的两条核酸链之间(DNA-DNA,DNA-RNA,RNA-RNA)就可以形成一个稳定的杂交复合体。
这一原理对于检测一个特异的mRNA在某一种生物体,或者某些组织切片、单个细胞里具体表达位置非常有用。
该技术最早应用于6 0年代末期,由于核酸分子杂交的特异性高,并可精确定位,因此该技术已被广泛应用,例如与细胞内RNA进行杂交以观察该组织细胞中特定基因表达水平。
原位杂交能在成分复杂的组织中进行单一细胞的研究而不受同一组织中其他成分的影响,因此对于那些细胞数量少且散在于其他组织中的细胞内DNA或RNA研究更为方便;同时由于原位杂交不需要从组织中提取核酸,对于组织中含量极低的靶序列有极高的敏感性,并可完整地保持组织与细胞的形态,更能准确地反映出组织细胞的相互关系及功能状态。
核酸原位杂交可根据其检测物而分为细胞内原位杂交和组织切片内原位杂交;根据其所用探针及所要检测核酸的不同又可分为DNA-DNA, RNA-DNA, RNA-RNA杂交。
但不论哪种杂交都必须经过组织细胞的固定,预杂交,杂交,冲等一系列洗步骤及放射自显影或免疫酶法显色以显示杂交结果。
我们在这儿介绍的是整胚原位杂交,不同于一般的在载片上对细胞和组织切片进行探针杂交及检测的原位杂交,而是对完整的斑马鱼胚胎进行探针杂交及检测,从整体上把握探针的结合部位,然后对胚胎进行切片,以确定探针结合的具体位置。
整胚原位杂交在斑马鱼分子生物学研究中是一种非常重要的实验方法,原位杂交的探针可以是同位素的探针,用放射自显影来检测;也可以是非同位素的探针,通过荧光或酶法予以检测。
原位核酸分子杂交技术原位核酸分子杂交技术简称原位杂交(in situ hybridization ISH)是应用已知碱基顺序并带有标记物的核酸探针与组织、细胞中待检测的核酸按碱基配对的原则进行特异性结合而形成杂交体,然后再应用与标记物相应的检测系统,通过组织化学或免疫组织化学方法在被检测的核酸原位形成带颜色的杂交信号,在显微镜或电子显微镜下进行细胞内定位。
这一技术为研究单一细胞中DNA和编码各种蛋白质、多肽的相应mRNA的定位提供了手段,使从分子水平研究细胞内基因表达及有关基因调控提供了有效的工具。
可视为组织化学或免疫细胞化学中革命性的突破。
原位杂交技术已应用于基础研究如基因组图(Gene mapping),转基因检测,基因表达定位(localization of gene expression),核DNA和RNA的mRNA的排列和运输(arrangement and transport of mNA),复制(replication)和细胞的分类(Sorting of cells)。
临床研究应用在细胞遗传学(Cytogenetics),产前诊断(Prenatal diagnosis),肿瘤和传染性疾病的诊断,生物学剂量测定(biological dosimetry)和病毒学的病原学诊断等。
随着核酸探针的制备,标记方法和基本操作方法的不断改进,新的技术不断涌现,相信在不久的将来,原位杂交技术将会更广泛的被应用于各个学科,并不断为生命科学提供新的资料,开拓新的领域。
第一节原位核酸分子杂交技术的发展原位杂交1969年美国耶鲁大学Gall和Pardue首先创立的,他们用爪蟾核糖体基因探针与其卵母细胞杂交,确定该基因定位于卵母细胞的核仁中。
与此同时,Buongiorno Nardelli 和Amaldi,John及其同事等相继利用同位素标记核酸探针进行了细胞或组织的基因定位。
Orth(1970)应用3H标记的兔乳头状瘤病毒cRNA探针与兔乳头状瘤组织的冰冻切片进行杂交,首次用原位杂交技术检出了病毒DNA在细胞中的定位。
核酸分子杂交的几种类型-回复核酸分子杂交是一种用于研究DNA和RNA相互作用的常见实验技术。
该技术可以用于研究基因表达、蛋白质相互作用、突变分析等。
在核酸分子杂交中,两条核酸链通过互补配对形成杂交(或杂交化合物)。
下面将介绍几种常见的核酸分子杂交类型。
1. 片段杂交(Dot blot)片段杂交是一种最简单的核酸杂交技术。
在这种方法中,目标DNA片段(或RNA)以单链形式固定在固相载体上,如膜片或微孔板。
然后,配对探针标记有放射性同位素或荧光染料,与目标DNA一起进行杂交。
通过检测标记的探针,可以确定是否与目标DNA片段杂交。
2. 南方杂交(Southern blot)南方杂交是一种用于检测和定量目标DNA片段的杂交技术。
在这种方法中,DNA经电泳分离后,转移到膜片上。
然后,膜片上的DNA与互补的探针分子杂交,并通过标记的探针检测杂交的目标DNA。
3. 北方杂交(Northern blot)北方杂交是一种用于检测和定量RNA的杂交技术。
在这种方法中,RNA经电泳分离后,转移到膜片上。
然后,膜片上的RNA与互补的探针分子杂交,并通过标记的探针检测杂交的目标RNA。
4. 原位杂交(In situ hybridization)原位杂交是一种用于检测细胞和组织中RNA或DNA的特定序列的杂交技术。
在这种方法中,标记的探针与固定的细胞或组织中的目标核酸序列杂交。
然后,通过显微镜观察标记的探针和目标核酸的共定位,从而确定目标序列的存在。
5. 竞争性杂交(Competitive hybridization)竞争性杂交是一种用于研究不同核酸序列之间互相竞争结合的杂交技术。
在这种方法中,标记的探针与非标记的探针或样品中的DNA或RNA 竞争杂交。
通过比较标记的探针与不同浓度的非标记探针或样品杂交的强度,可以确定不同序列之间的亲和力或结合特性。
总之,核酸分子杂交是一种重要的实验技术,广泛应用于生物医学研究和临床诊断。
原位杂交(In situ hybridization)是一种用于检测核酸序列在细胞或组织中的位置和表
达水平的技术。
下面是原位杂交技术的一般步骤:
1.样品固定:首先,准备需要检测的细胞或组织样品,并将其进行固定。
常用的固定方法包括使用乙醛、乙酸、甲醛等。
2.使DNA或RNA标记:选择适当的探针,它可以是DNA或RNA序列,用于与目标
核酸序列杂交。
标记的方法通常使用荧光染料、酶或同位素等。
3.制备与标记探针配对的杂交缓冲溶液:制备含有探针的杂交缓冲溶液,其中包含适当的盐和添加剂,以提供最佳的杂交条件。
4.杂交:将标记的探针加入样品中,让其与目标序列进行杂交。
这一步可以在高温条件下进行,以增加探针与目标序列的特异性结合。
5.洗涤:进行一系列洗涤步骤,以去除未结合的探针和非特异结合物,提高信号的特异性。
6.反应可视化:根据所使用的标记方式,进行合适的染色或检测步骤,以显示杂交信号。
这可以是荧光显微镜观察、酶反应染色或同位素探测等。
7.结果分析:通过显微镜观察或其他适当的图像分析方法来解读和分析杂交结果。
评估信号的位置、强度和特异性。
这些步骤仅为一般原位杂交的基本流程,具体的实验条件和步骤可能会根据研究目的
和样本类型的不同而有所调整。
原位杂交技术在生物医学研究等领域广泛应用,可以
帮助研究者了解基因表达和变化的空间定位和时序关系。
原位杂交实验指导原位杂交原位核酸分⼦杂交技术简称原位杂交(in situ hybridization),是⽤已知碱基顺序并带有标记物的核酸探针与组织、细胞中待检测的核酸按碱基配对的原则进⾏特异性结合⽽形成杂交体,然后再使⽤与标记物相应的检测系统,在显微镜或电⼦显微镜下观察细胞内定位。
原位杂交技术可分为直接法和间接法两种。
直接法主要⽤放射性同位素、荧光或酶标记的探针与靶核酸进⾏杂交,杂交后分别通过放射⾃显影、荧光显微镜术或成⾊酶促反应直接显⽰。
间接法⼀般⽤抗原标记探针,最后通过免疫组织化学法对半抗原定位,间接地显⽰探针与靶核酸形成的杂交体。
原位杂交技术已应⽤于基础研究如基因组图,转基因检测,基因表达定位等。
并也深⼊到产前诊断,肿瘤和传染性疾病诊断等临床诊断的领域中。
实验前准备在实验开始前,需准备好所需的试剂,如2×、0.5×、0.2×的SSC缓冲液,DAB 试剂盒和原位杂交试剂盒(其中包含了蛋⽩酶K,预杂交液,杂交液,封闭液,兔抗地⾼⾟抗体,HRP-⼭⽺抗兔IgG)本实验所使⽤的仪器和耗材有:赛默飞公司提供的F1单道移液器、QSP盒装吸头,湿盒,切⽚缸,温箱,硅化盖玻⽚等本教材主要通过间接法原位杂交来展开实验,⼤体的流程有:样品玻⽚制备,杂交前处理,杂交,杂交后处理以及显⾊。
样品玻⽚制备⾸先制备细胞涂⽚:将2-3滴PBS重悬的细胞液滴于涂有多聚赖氨酸的载玻⽚上,培养箱⼲燥5min。
杂交前处理滴加1µg/ml的蛋⽩酶K稀释液,37°C细胞通透30min后,滴加0.1mol/L 的⽢氨酸溶液终⽌消化。
预杂交:⽤吸⽔纸轻轻吸去多余的液体,滴加20µl的预杂交液,盖上硅化盖玻⽚,37°C湿盒孵育30min。
⽤0.2× SSC缓冲液室温洗三次,每次洗涤5min。
杂交擦去周围多余的液体,滴加20µl的杂交液,盖上硅化盖玻⽚,将切⽚置于90°C环境下孵育10min ,将切⽚置于盛有2× SSC缓冲液的湿盒中,37°C孵育过夜。