原位杂交与凋亡检测技术.ppt
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1、原位分子杂交技术原位分子杂交技术原位杂交原位杂交(insituhybridization,ISH)是应用已知碱基顺序并带有标记的核酸探是应用已知碱基顺序并带有标记的核酸探针与组织、细胞中的待测的核酸按碱基配针与组织、细胞中的待测的核酸按碱基配对的原则进行特异的结合而形成杂交体。对的原则进行特异的结合而形成杂交体。再应用与标记物相应的检测系统,通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有颜色的杂交信号,在的核酸原位形成带有颜色的杂交信号,在显微镜下进行细胞内定位。显微镜下进行细胞内定位。DNA-DNA;RNA-DNA
2、;RNA-RNA人工合成寡核苷酸人工合成寡核苷酸-DNA(RNA)常用方法:常用方法:膜上杂交:用醋酸纤维膜和尼龙膜等作为膜上杂交:用醋酸纤维膜和尼龙膜等作为载体,将靶基因转移到膜上,然后用探针载体,将靶基因转移到膜上,然后用探针进行杂交,阳性结果显示为条纹或斑点。进行杂交,阳性结果显示为条纹或斑点。液相杂交:以生物素或丫啶翁酯标记液相杂交:以生物素或丫啶翁酯标记探针在溶液中用羟基磷灰石层析或吸附、探针在溶液中用羟基磷灰石层析或吸附、亲和吸附、磁珠吸附等方法进行杂交,亲和吸附、磁珠吸附等方法进行杂交,结果于计数器,光度计或用化学发光测结果于计数器,光度计或用化学发光测定。定。原位杂交:在具有明
3、确的结构基础上,原位杂交:在具有明确的结构基础上,如一个细菌,一条染色体,细胞或组如一个细菌,一条染色体,细胞或组织上进行核酸杂交,可以检测到特定织上进行核酸杂交,可以检测到特定基因的准确定位。基因的准确定位。原位杂交技术的出现是组织化学和免疫原位杂交技术的出现是组织化学和免疫组织化学的革命性突破。组织化学的革命性突破。一、一、原位杂交的分子生物学基础:原位杂交的分子生物学基础:(一)(一)核酸的分子结构:核酸的分子结构:C、H、O、N、P*核酸核酸水解水解多聚核苷酸多聚核苷酸水解水解核苷、磷酸核苷、磷酸水解水解戊糖、含氮碱(碱基)、磷酸。戊糖、含氮碱(碱基)、磷酸。(二)核酸的一级机构:(二
4、)核酸的一级机构:碱基共同成分:碱基共同成分:腺嘌呤腺嘌呤(A),鸟嘌呤鸟嘌呤(G),胞嘧啶胞嘧啶(C);区别:区别:DNA含有胸腺嘧啶含有胸腺嘧啶(T);RNA含有含有尿嘧啶尿嘧啶(U)。(三三)核酸的高级结构:根据碱基配对规)核酸的高级结构:根据碱基配对规律律 DNA:多核苷酸链可形成双螺旋三、四股多核苷酸链可形成双螺旋三、四股螺旋;但有高温变性,低温复性的特点。螺旋;但有高温变性,低温复性的特点。RNA:多核苷酸链一般以单链存在,仅有多核苷酸链一般以单链存在,仅有时局部形成小双螺旋结构。时局部形成小双螺旋结构。二、二、原位杂交的发展史:原位杂交的发展史:1、1969年美国耶鲁大学年美国耶
5、鲁大学Gall和和Pardue首创用爪蟾核糖体基因探针与卵母细首创用爪蟾核糖体基因探针与卵母细胞杂交,杂交点定位于核仁。同年,胞杂交,杂交点定位于核仁。同年,Buongiorno-Nardelli等用同位素标记等用同位素标记核酸探针对细胞和组织进行定位。核酸探针对细胞和组织进行定位。2、1970年年Orth用用3H标记兔乳头状瘤病毒标记兔乳头状瘤病毒cRNA探针在冰冻切片进行杂交,首次用探针在冰冻切片进行杂交,首次用原位杂交技术检出细胞中的病毒原位杂交技术检出细胞中的病毒DNA。3、1981年年Bauman应用荧光素标记应用荧光素标记cRNA探针,在荧光显微镜观察成功。探针,在荧光显微镜观察成
6、功。4、1983年年Brigat首建生物素标记的探针首建生物素标记的探针在组织切片上检出病毒在组织切片上检出病毒DNA.5、1987年年Biochemisca推出地高辛标记推出地高辛标记的试剂及药盒。的试剂及药盒。三、核酸探针的分类:三、核酸探针的分类:按标记方法分:按标记方法分:1、放射性探针:用放射性同位素、放射性探针:用放射性同位素32P、35S、3H标记,通过放射自显影方法显示。标记,通过放射自显影方法显示。特点:灵敏度高,辐射危害,耗时久,特点:灵敏度高,辐射危害,耗时久,半衰期限制。半衰期限制。2、非放射性探针:用、非放射性探针:用FITC,Biotin,DIG,HRP,AP标记,
7、用相应的检测系统标记,用相应的检测系统显示。显示。特点:灵敏度也高,安全,快速,广特点:灵敏度也高,安全,快速,广泛应用。泛应用。按探针的性质分:按探针的性质分:1、DNA探针:探针:双链:采用双链:采用PCR方法,从基因库钓取或方法,从基因库钓取或人工合成。人工合成。单链:将单链:将DNA片段装载到质粒或菌体片段装载到质粒或菌体中,以此为模板用中,以此为模板用Taq酶合成互补单酶合成互补单DNA探针或以探针或以RNA为模板,用反转录酶合成单为模板,用反转录酶合成单链链cDNA探针。探针。特点:双链长度较长(数百特点:双链长度较长(数百数千个硷数千个硷基),信号强,基),信号强,但渗透性差。单
8、链较好。但渗透性差。单链较好。2、RNA探针:一般为单链;采用体探针:一般为单链;采用体外转录技术(单向或双向),用新型载体外转录技术(单向或双向),用新型载体pSP和和pGEM,在在SP6RNA或或T7RNA聚聚合酶作用下进行合酶作用下进行RNA转录而成。转录而成。特点:长度随意,稳定,信号更强。特点:长度随意,稳定,信号更强。3、寡核苷酸探针:已知基因序列,由核、寡核苷酸探针:已知基因序列,由核酸合成仪合成。酸合成仪合成。特点:链短,杂交速度快,特异性强,特点:链短,杂交速度快,特异性强,价廉质稳。价廉质稳。四、原位杂交技术的应用:四、原位杂交技术的应用:1、基因芯片(基因组图);基因芯片
9、(基因组图);2、基因表达定位;基因表达定位;3、转基因检测。转基因检测。4、核、核DNA和和RNA的的mRNA的排列和运的排列和运输,复制和细胞分类输,复制和细胞分类5、细胞遗传学、产前诊断、肿瘤诊断、细胞遗传学、产前诊断、肿瘤诊断6、病毒学和病原学、传染性疾病的诊断、病毒学和病原学、传染性疾病的诊断7、生物学剂量的测定、生物学剂量的测定五、原位杂交技术的基本方法:五、原位杂交技术的基本方法:包括:包括:1、杂交前准备:固定、取材、杂交前准备:固定、取材、玻片和组玻片和组织处理,增强核酸探针的穿透性,减低织处理,增强核酸探针的穿透性,减低背景染色等。背景染色等。2、杂交:、杂交:3、杂交后处
10、理:、杂交后处理:4、显示:放射自显影,组化、显示:放射自显影,组化或免疫组化或免疫组化显色。显色。(一)固定:(一)固定:DNA较稳定,较稳定,mRNA次之,次之,RNA最易被酶降解。最易被酶降解。固定液:固定液:(1)4%的多聚甲醛(加的多聚甲醛(加1/1000DEPC)(2)冰醋酸酒精冰醋酸酒精(3)Bouin固定剂固定剂(4)冰冻切片直接在冰冻切片直接在(1)液液10min(二)玻片处理:载玻片经热肥皂水刷(二)玻片处理:载玻片经热肥皂水刷洗洗-清洁液浸泡清洁液浸泡24h-95%酒精浸泡酒精浸泡24h-蒸馏水冲洗蒸馏水冲洗-1500C以上烘箱过夜。以上烘箱过夜。玻片粘附剂:多聚赖氨酸,
11、玻片粘附剂:多聚赖氨酸,APES。盖玻片应做硅化处理。盖玻片应做硅化处理。(三)防止(三)防止RNA酶污染:酶污染:1、整个实验过程均需戴消毒手套。、整个实验过程均需戴消毒手套。2、实验用玻璃器皿在实验前一日置高、实验用玻璃器皿在实验前一日置高温温(2400C)烘烤,以破坏烘烤,以破坏RNA酶。酶。(四)、增强组织的通透性和核酸探针(四)、增强组织的通透性和核酸探针的穿透性:的穿透性:1、TritonX-1002、蛋白酶蛋白酶K(ProteinaseK1ug/ml)370C1520min3、胃蛋白酶(胃蛋白酶(Pepsin20100ug/ml)370C30min上述酶消化后用上述酶消化后用4%
12、多聚甲醛后固定。多聚甲醛后固定。(五)(五)减低背景染色减低背景染色1、乙酸酐和三乙醇胺浸洗,以减低静、乙酸酐和三乙醇胺浸洗,以减低静电效应。电效应。2、杂交后酶处理。、杂交后酶处理。3、杂交后洗涤。、杂交后洗涤。(六)(六)预杂交:用不含探针和硫酸葡预杂交:用不含探针和硫酸葡聚糖的液体封闭非特异性杂交点。聚糖的液体封闭非特异性杂交点。杂交:杂交:1、滴加杂交液:轻加,不产生气泡,或滴加杂交液:轻加,不产生气泡,或用用DAKO笔沿组织周围划圈。加硅化盖玻笔沿组织周围划圈。加硅化盖玻片(无菌蜡膜也可)。片(无菌蜡膜也可)。2、盖玻片周围加液体石蜡或用橡皮泥封、盖玻片周围加液体石蜡或用橡皮泥封固,
13、以防杂交液蒸发。固,以防杂交液蒸发。3、组织切片置于盛有、组织切片置于盛有2SSC溶液的湿盒溶液的湿盒中孵育。中孵育。(八)杂交后处理:(八)杂交后处理:1、用含低浓度、用含低浓度RNA酶(酶(20ug/ml)液将切液将切片的非碱基配对的片的非碱基配对的RNA除去。除去。2、盐溶液(、盐溶液(SSC)浓度由高到低,温度浓度由高到低,温度由低到高。由低到高。3、切片切忌干燥。、切片切忌干燥。(九)显示(使用检测系统):九)显示(使用检测系统):1、放射自显影(略)。放射自显影(略)。2、酶检测系统(与免疫组化同)。、酶检测系统(与免疫组化同)。(十)对照实验:根据实际情况定。(十)对照实验:根据
14、实际情况定。1、将切片用、将切片用RNA酶或酶或DNA酶进行预处酶进行预处理后杂交。理后杂交。2、吸收试验:用、吸收试验:用cDNA或或cRNA探针探针进行预杂交。进行预杂交。1、置换试验:用与载体非特异的序列和、置换试验:用与载体非特异的序列和不相关探针杂交。不相关探针杂交。2、空白试验:用未标记探针或不加探针空白试验:用未标记探针或不加探针的杂交液进行杂交。的杂交液进行杂交。3、用已知确定为阳性或阴性组织进行用已知确定为阳性或阴性组织进行杂交对照。杂交对照。六、原位杂交实际操作举例:六、原位杂交实际操作举例:DNA与与mRNA原位杂交步骤原位杂交步骤1、石蜡切片经常规脱蜡到水。石蜡切片经常
15、规脱蜡到水。2、3%H2O2室温处理室温处理10分钟(以灭活内源分钟(以灭活内源性过氧化物酶)蒸馏水洗。性过氧化物酶)蒸馏水洗。3、暴露、暴露DNA/mRNA核酸片段:核酸片段:(1)DNA:蛋白酶蛋白酶K(10ug/ml)室温消化室温消化10分钟;分钟;(2)RNA:胃蛋白酶胃蛋白酶370C消化消化30分钟。分钟。4、0.5MPBS洗洗3次次5分钟,蒸馏水洗分钟,蒸馏水洗1次。次。DNA杂交:杂交:1、切片置于、切片置于2SSC中,微波炉加热中,微波炉加热9510010分钟;迅速插入冰水分钟;迅速插入冰水2分钟;分钟;2、DNA探针于探针于90水中水中10分钟分钟,迅速插迅速插入碎冰入碎冰3
16、分钟;分钟;5、杂交:切片在空气干燥后,按每张切、杂交:切片在空气干燥后,按每张切片加片加20l含地高辛标记的含地高辛标记的DNA/RNA探探针原位杂交液,将原位杂交专用盖玻片针原位杂交液,将原位杂交专用盖玻片的保护膜揭开后,盖在切片上,恒温箱的保护膜揭开后,盖在切片上,恒温箱37400C过夜。过夜。6、杂交后洗涤:揭掉盖玻片,、杂交后洗涤:揭掉盖玻片,30-370C左右水温的左右水温的2SSC洗涤洗涤5分钟分钟3次。次。7、滴加杂交探针稳定液、滴加杂交探针稳定液37-400C反应反应4-6小时(此步可省略)。小时(此步可省略)。8、0.2SSC洗涤洗涤5分钟分钟3次。次。9、滴加封闭液:室温
17、、滴加封闭液:室温20分钟,不洗。分钟,不洗。10、滴加兔抗地高辛:、滴加兔抗地高辛:370C,60分钟。分钟。11、0.5MPBS洗洗5分钟分钟3次。次。12、滴加生物素化羊抗兔、滴加生物素化羊抗兔IgG,370C,30分钟。分钟。13、0.5MPBS洗洗5分钟分钟3次。次。14、滴加、滴加S-P试剂试剂:370C,30分钟。分钟。15、0.5MPBS洗洗5分钟分钟4次。次。16、DAB显色:显色:20-30分钟,充分水分钟,充分水洗。洗。17、酒精脱水,二甲苯透明,封片。、酒精脱水,二甲苯透明,封片。七、七、结果判断:结果判断:1、DNA原位杂交的阳性信号一般存原位杂交的阳性信号一般存在于
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