8第八章原位杂交组织化学全解优秀PPT.ppt
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1、第八章第八章 原位杂交组织化学原位杂交组织化学原位杂交组织化学(原位杂交组织化学(ISHHISHH)原理:原理:用标记的用标记的DNADNA或或RNARNA为探针,在原位检测组织细胞内特为探针,在原位检测组织细胞内特定核酸定核酸序列的方法。序列的方法。特点:杂交在载玻片上的细胞进行。特点:杂交在载玻片上的细胞进行。分类:分类:依据所用探针和靶核苷酸不同依据所用探针和靶核苷酸不同-DNA-DNA DNA-DNA杂交、杂交、DNA-RNA DNA-RNA杂交、杂交、RNA-RNA RNA-RNA杂交杂交依据探针标记物是否干脆被检测依据探针标记物是否干脆被检测 干脆法、间接法干脆法、间接法一一 原位
2、杂交的由来与发展原位杂交的由来与发展(一)核酸分子杂交技术(一)核酸分子杂交技术v按其作用方式大致分为液相杂交和固相杂交两种按其作用方式大致分为液相杂交和固相杂交两种v液相杂交:参与反应的两条核酸链都游离在溶液中。液相杂交:参与反应的两条核酸链都游离在溶液中。v 液相分子杂交技术包括:液相分子杂交技术包括:v 吸附杂交吸附杂交v 发光液相杂交发光液相杂交v 液相夹心杂交液相夹心杂交v 复性速率液相分子杂交复性速率液相分子杂交v固相杂交:固相杂交:v 是是将将参参与与反反应应的的一一条条核核酸酸链链固固定定在在固固体体的的支支持持物物上上常常用用的的有有硝硝酸酸纤纤维维素素滤滤膜膜,其其它它如如
3、尼尼龙龙膜膜、乳乳胶胶颗颗粒粒和和微孔板等),另一条参与反应的核酸链游离在溶液中。微孔板等),另一条参与反应的核酸链游离在溶液中。v固相杂交技术包括:固相杂交技术包括:v 菌落原位杂交菌落原位杂交 v 斑点杂交法斑点杂交法 v Southern Southern印迹杂交印迹杂交v Northern Northern印迹杂交印迹杂交v 组织原位杂交组织原位杂交(二)原位杂交技术的发展(二)原位杂交技术的发展在近在近2020年飞跃发展的突出特点:年飞跃发展的突出特点:由分子遗传学探讨供应的探针大量增加;由分子遗传学探讨供应的探针大量增加;探针生产的牢靠性和速率大大发展了;探针生产的牢靠性和速率大大
4、发展了;非放射性标记物的发展使原位杂交技术成为试验室的常非放射性标记物的发展使原位杂交技术成为试验室的常规技术和临床日常应用的诊断技术。规技术和临床日常应用的诊断技术。新的非放射性标记技术正在接着不断涌现。新的非放射性标记技术正在接着不断涌现。二二 原位杂交组织化学基本技术原位杂交组织化学基本技术v原位杂交的基本方法和应用原则:原位杂交的基本方法和应用原则:v 杂交前准备,包括固定、取材、玻片和杂交前准备,包括固定、取材、玻片和组织的处理,如何增加核酸探针的穿透性、减低组织的处理,如何增加核酸探针的穿透性、减低背景染色等;背景染色等;v 杂交;杂交;v 杂交后处理;杂交后处理;v 显示(显示(
5、visualizationvisualization):):v 放射性自显影显色、非放射性标记显色放射性自显影显色、非放射性标记显色(一)原位杂交的基本要求(一)原位杂交的基本要求1 1 固定固定2 2 玻片和组织切片的处理玻片和组织切片的处理3 3 杂交杂交4 4 杂交后处理杂交后处理5 5 显示显示6 6 比照试验和比照试验和ISHHISHH结果的推断结果的推断 1 1 固定固定 固定剂的应用和选择原则:固定剂的应用和选择原则:保持细胞结构;保持细胞结构;最大限度地保持细胞内最大限度地保持细胞内DNADNA或或RNARNA水平;水平;使探针易于进入细胞或组织。使探针易于进入细胞或组织。vD
6、NADNA:比较稳定,对于:比较稳定,对于DNADNA的定位来说,固定剂的种类的定位来说,固定剂的种类和浓度并不特殊重要。和浓度并不特殊重要。vRNARNA:易被降解,在:易被降解,在RNARNA的定位上,要使的定位上,要使RNARNA的降解削减的降解削减到最低限度,固定剂的种类、浓度和固定的时间特殊到最低限度,固定剂的种类、浓度和固定的时间特殊重要,而且取材后应尽快予以冷冻或固定。重要,而且取材后应尽快予以冷冻或固定。v固定剂:固定剂:多聚甲醛、醋酸多聚甲醛、醋酸-酒精混合液、酒精混合液、BouinsBouins固定剂、固定剂、Carnoys Carnoys液液 优缺点:优缺点:沉淀性固定剂
7、:酒精沉淀性固定剂:酒精/醋酸混合液、醋酸混合液、BouinsBouins液、液、CarnoysCarnoys液液 能增加核酸探针的穿透性,但不能最大限度地保能增加核酸探针的穿透性,但不能最大限度地保存存RNARNA,且对组织结构有损伤。且对组织结构有损伤。戊二醛:能较好地保存戊二醛:能较好地保存RNARNA和组织形态结构,但由于和和组织形态结构,但由于和蛋白质蛋白质 产生广泛的交叉连接,从而影响了核酸探针产生广泛的交叉连接,从而影响了核酸探针的穿透性。的穿透性。多聚甲醛:仍被公认为多聚甲醛:仍被公认为ISHHISHH较为志向的固定剂。较为志向的固定剂。多聚甲醛多聚甲醛mRNAmRNA的定位的
8、定位 将组织固定于将组织固定于4%4%多聚甲醛磷酸缓冲液中多聚甲醛磷酸缓冲液中1 12h2h,在冷冻前浸入,在冷冻前浸入15%15%蔗糖溶液中,置蔗糖溶液中,置44冰箱过夜,次日切片或保存在液氮中冰箱过夜,次日切片或保存在液氮中待恒冷箱切片机或振荡切片机切片。待恒冷箱切片机或振荡切片机切片。组织也可在取材后干脆置入液氮冷冻,切组织也可在取材后干脆置入液氮冷冻,切片后才将其浸入片后才将其浸入4%4%多聚甲醛约多聚甲醛约10min10min,空,空气干燥后保存在气干燥后保存在-70-70。如冰箱温度恒定,。如冰箱温度恒定,在在-70-70可保存数月之久不会影响杂交结可保存数月之久不会影响杂交结果。
9、果。v病理学活检取材病理学活检取材 福尔马林固定和石蜡包埋,这种标福尔马林固定和石蜡包埋,这种标本对检测本对检测DNADNA和和mRNAmRNA有时也可获得杂交信号。有时也可获得杂交信号。v石蜡包埋切片石蜡包埋切片 由于与蛋白质交叉连接的增加,影响由于与蛋白质交叉连接的增加,影响核酸探针的穿透,因而杂交信号常低于冰冻切片,同时,核酸探针的穿透,因而杂交信号常低于冰冻切片,同时,在包埋的过程中可减低在包埋的过程中可减低mRNAmRNA的含量。的含量。v冷冻切片冷冻切片 应用多聚甲醛蒸汽固定干燥后的冷冻切片应用多聚甲醛蒸汽固定干燥后的冷冻切片也可获得满足效果。也可获得满足效果。2 2 玻片和组织切
10、片的处理玻片和组织切片的处理 (1)玻片的处理 热肥皂刷洗 自来水清洗 清洁液中浸泡24h 清水洗净 烘干 95%酒精中浸泡24h 蒸馏水冲洗 烘干 烘箱温度150过夜以去除RNA酶 盖玻片硅化处理 锡箔纸包袱无尘存放(2 2)增加组织的通透性和核酸探针的穿透性)增加组织的通透性和核酸探针的穿透性 依据应用固定剂种类、组织种类、切片厚度和核酸探依据应用固定剂种类、组织种类、切片厚度和核酸探针长度而定。针长度而定。常用方法:常用方法:稀释的酸洗涤、去垢剂或称清洗剂稀释的酸洗涤、去垢剂或称清洗剂 Triton X-100 Triton X-100、酒精或、酒精或某些消化酶等。某些消化酶等。优点优点
11、:通过去蛋白作用增加组织通透性和探针的穿透性通过去蛋白作用增加组织通透性和探针的穿透性,提高杂提高杂交信号交信号.缺点缺点:减低减低RNARNA的保存的保存,影响组织结构形态影响组织结构形态.因此,在用量及孵因此,在用量及孵育时间上应慎为驾驭。育时间上应慎为驾驭。(3 3)减低背景染色)减低背景染色 v预杂交(预杂交(PrehybridizationPrehybridization):v 是减低背景染色的一种有效手段。预杂交液和杂是减低背景染色的一种有效手段。预杂交液和杂交液的区分在于前者不含探针和硫酸葡聚糖。将组织切交液的区分在于前者不含探针和硫酸葡聚糖。将组织切片浸入预杂交液中可达到封闭非
12、特异性杂交点的目的,片浸入预杂交液中可达到封闭非特异性杂交点的目的,从而减低背景染色。从而减低背景染色。v杂交后洗涤杂交后洗涤:v 接受低浓度的接受低浓度的RNARNA酶溶液(酶溶液(20g/ml20g/ml)洗涤一次,)洗涤一次,去除残留的和内源性的去除残留的和内源性的RNARNA酶,减低背景染色。酶,减低背景染色。(4 4)防止)防止RNARNA酶的污染酶的污染 在整个杂交前处理过程都需戴消毒手套。在整个杂交前处理过程都需戴消毒手套。全部试验用玻璃器皿及镊子都应于试验前一日全部试验用玻璃器皿及镊子都应于试验前一日置高温烘烤置高温烘烤消退消退RNARNA酶酶,亦可用消毒锅。亦可用消毒锅。要破
13、坏要破坏RNARNA酶,最低温度必需在酶,最低温度必需在150150左右。左右。消毒的玻璃器皿外包以锡箔纸以利于标记和防消毒的玻璃器皿外包以锡箔纸以利于标记和防止取出止取出 时空气污染。时空气污染。杂交前及杂交时所用的溶液需经高压消毒处理。杂交前及杂交时所用的溶液需经高压消毒处理。3 3 杂交(杂交(HybridisationHybridisation)杂交杂交:核酸探针进入细胞或组织与其内的靶核苷酸相结合。核酸探针进入细胞或组织与其内的靶核苷酸相结合。是是ISHHISHH中关键的而且是最重要的一个环节。中关键的而且是最重要的一个环节。杂交方式杂交方式:是将杂交液滴于切片组织上,加盖硅化的盖玻
14、片。是将杂交液滴于切片组织上,加盖硅化的盖玻片。加盖片的目的加盖片的目的 防止孵育过程中的高温(防止孵育过程中的高温(5050左右)导致杂交液的蒸发左右)导致杂交液的蒸发;硅化的盖玻片的优点是清洁无杂质,光滑硅化的盖玻片的优点是清洁无杂质,光滑,无气泡无气泡,不会影响不会影响组织切片与杂交液的接触组织切片与杂交液的接触;盖玻片自身重量能与杂交液吸附达到覆盖和防蒸发的作用。盖玻片自身重量能与杂交液吸附达到覆盖和防蒸发的作用。杂交留意环节杂交留意环节 (1 1)探针的浓度)探针的浓度 原则原则:探针浓度必需赐予该试验最大的信探针浓度必需赐予该试验最大的信/噪比值。噪比值。最佳原最佳原则应是应用最低
15、探针浓度以达到与靶核苷酸的最大则应是应用最低探针浓度以达到与靶核苷酸的最大饱和结合饱和结合度为目的。度为目的。杂交液的量要适当杂交液的量要适当:以以101020l/20l/每张切片为宜。每张切片为宜。杂交液过多奢侈,且液量过多常易致盖玻片滑动脱落杂交液过多奢侈,且液量过多常易致盖玻片滑动脱落,过量过量的杂交液含核酸探针浓度过高,易导致高背景染色等后果。的杂交液含核酸探针浓度过高,易导致高背景染色等后果。(2)探针的长度 最佳长度应在50100个碱基之间。探针短-易进入细胞,杂交率高,杂交时间短。500个碱基的探针-杂交时间约需20h左右。200500个碱基的探针-可应用.超过500个碱基的探针
16、-在杂交前最好用碱或水解酶进 行水解,使其变成短的片段,达到试验所需求的碱基数。(3)杂交的温度和时间 杂交温度:DNA或RNA需加热或变性、解链后才能进行杂交。原位杂交中,DNA、RNA探针须要的Tm分别是90、95,这种高温对保存组织形态完整和保持组织切片粘附在载玻片上是不行能的。因此,在杂交液中加入盐和甲酰胺,减低Tm。依据探针的种类不同,温度略有差异。杂交时间:杂交时间:16-20h 16-20h或孵育过夜或孵育过夜甲酰胺:在杂交液中占甲酰胺:在杂交液中占50%50%左右;调整杂交反应温度,利于左右;调整杂交反应温度,利于保持组织形态结构;防止低温时非同源性片段结合;但具保持组织形态结
17、构;防止低温时非同源性片段结合;但具有破坏氢键的不稳定作用。有破坏氢键的不稳定作用。硫酸葡聚糖:在核酸杂交液中硫酸葡聚糖占硫酸葡聚糖:在核酸杂交液中硫酸葡聚糖占10%10%左右;是一左右;是一种大分子的多聚胺化合物,具有极强的水合作用,因而能种大分子的多聚胺化合物,具有极强的水合作用,因而能大大增加杂交液的粘稠度;促进杂交率,特殊是对双链核大大增加杂交液的粘稠度;促进杂交率,特殊是对双链核酸探针。酸探针。甲酰胺和硫酸葡聚糖:甲酰胺和硫酸葡聚糖:(4 4)杂交严格度()杂交严格度(Hybridization stringencyHybridization stringency)杂交严格度:表示通
18、过杂交及冲洗条件的选择对完全配对及杂交严格度:表示通过杂交及冲洗条件的选择对完全配对及不完全配对杂交体的鉴别程度。不完全配对杂交体的鉴别程度。错配对杂交的稳定性较完全配对杂交体差,因此,通过错配对杂交的稳定性较完全配对杂交体差,因此,通过限制杂交温度、盐浓度等,可减弱非特异性杂交体的形成,限制杂交温度、盐浓度等,可减弱非特异性杂交体的形成,提高杂交的特异性。所以,杂交的条件愈高,特异性愈强,提高杂交的特异性。所以,杂交的条件愈高,特异性愈强,但敏感性降低,反应亦然。但敏感性降低,反应亦然。v低严格度:低严格度:杂交及冲洗条件在杂交及冲洗条件在Tm3540Tm3540之间,高盐或之间,高盐或低甲
19、酰胺浓度。大约有低甲酰胺浓度。大约有70%70%90%90%的同源性核苷酸序列被的同源性核苷酸序列被结合,可导致非特异性杂交信号的产生。结合,可导致非特异性杂交信号的产生。v中严格度:中严格度:Tm 20-30Tm 20-30的范围。的范围。v高严格度:高严格度:为为 Tm10-15 Tm10-15,低盐和高甲酰胺浓度。只有,低盐和高甲酰胺浓度。只有具有高同源性的核苷酸序列才能形成稳定的结合。具有高同源性的核苷酸序列才能形成稳定的结合。4 4 杂交后处理杂交后处理v包括系列不同浓度,不同温度的盐溶液的漂洗。包括系列不同浓度,不同温度的盐溶液的漂洗。目的:目的:通过杂交后的洗涤将组织切片中非碱基
20、配对除去,有通过杂交后的洗涤将组织切片中非碱基配对除去,有效地减低背景染色,获得较好的反差效果。效地减低背景染色,获得较好的反差效果。洗涤的条件:洗涤的条件:如盐溶液的浓度、温度、洗涤次数和时间因核如盐溶液的浓度、温度、洗涤次数和时间因核酸探针的类型和标记的种类不同而略有差异,一般遵循的共酸探针的类型和标记的种类不同而略有差异,一般遵循的共同原则是盐溶液浓度由高到低,而温度则由低到高。同原则是盐溶液浓度由高到低,而温度则由低到高。v留意事项:留意事项:v 漂洗过程中切勿使切片干燥。干燥的切片即使大量的溶漂洗过程中切勿使切片干燥。干燥的切片即使大量的溶液液v漂洗也很难削减非特异性结合,从而增加了
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