原位杂交课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 原位杂交组织化学,刘颖,liuying6477,(in situ hybridization histochemistry),1,第五章 原位杂交组织化学刘颖(in situ hybri,第五章 原位杂交组织化学刘颖(in situ hybri,What Kind of Disease Is,Cancer?,2,What Kind of Disease Is 2,What Kind of Disease Is 2What,CELL,Cell junction,Proliferation,Extracellular,matrix,Telomere,Signal,transduction,Differentiation,Apoptosis,3,CELLCell junctionProliferation,CELLCell junctionProliferation,What We Have Known,about the Cell Cycle,Control?,4,What We Have Known4,What We Have Known4 Wha,Oncogene,Antioncogene,Cell Division Cycle Gene, cdc genes,;,Cyclins,Cyclin Dependent Kinases, CDKs,Cyclin Dependent Kinases Inhibitors, CDKIs,S phase Promoting Factor, SPF,Maturation Promoting Factor, MPF,蛋白质水平,基因水平,5,OncogeneCyclins 蛋白质水平基因水平5,OncogeneCyclins 蛋白质水平基因水平5Onco,第一节 原位杂交组织化学基本原理,变性,变性温度（,Tm,）,复性,共价键,酯键,James Watson,and,Francis Crick,(Cambridge) discover the structure of DNA.,6,第一节 原位杂交组织化学基本原理共价键酯键James Wa,第一节 原位杂交组织化学基本原理共价键酯键James Wa,我国培育出转基因克隆奶牛,时间：,2011-08-26,吉林大学农学部奶牛繁育基地近日成功培育出一头携带转入赖氨酸基因的克隆奶牛。据介绍，这是世界上首次利用分子生物学技术和体细胞核移植技术获得的赖氨酸转基因克隆牛，也标志着世界克隆技术的又一次突破。,7,我国培育出转基因克隆奶牛 时间：2011-08-26 吉林大,我国培育出转基因克隆奶牛 时间：2011-08-26 吉林大,DNA,变性,(denaturation),指,DNA,分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象。,变性温度（,melting temperature,Tm,）,热变性使,DNA,分子双链解开所需温度称为熔解温度。,影响,Tm,的因素,DNA,的均一性,DNA,分子中的（,G+C,）含量,溶剂的性质,低离子强度，,Tm,低,高,pH,变性剂甲酰胺,8,DNA变性(denaturation)8,DNA变性(denaturation)8DNA变性(dena,复性（,renaturation,）,指变性的,DNA(,单链,),在适当的条件下，两条彼此分开的多核苷酸链又可以重新结合成双螺旋结构,复性的影响因素,温度,DNA,浓度,DNA,片段长度,DNA,分子的复杂性,离子强度,9,复性（renaturation）9,复性（renaturation）9复性（renaturati,第二节 核酸分子杂交,两条互补,DNA,或,RNA,单链之间以复性的原理形成双链核酸的过程,影响杂交体稳定性的因素,杂交双链的碱基组成,杂交双链的长度,碱基错配程度,离子强度,变性剂浓度,10,第二节 核酸分子杂交两条互补DNA或RNA单链之间以复性的原,第二节 核酸分子杂交两条互补DNA或RNA单链之间以复性的原,核酸分子杂交,液相杂交,固相杂交,11,核酸分子杂交11,核酸分子杂交11核酸分子杂交11,原位杂交组织化学,(ISH),应用特定标记的,已知核酸探针,与,组织或细胞,中待测的核酸按碱基配对的原则进行特异性结合，形成杂交体，杂交后的信号可以在光镜或电镜下进行观察。,可进行细胞内核酸定性、,定位的一种技术。,12,原位杂交组织化学(ISH)应用特定标记的已知核酸探针与组织或,原位杂交组织化学(ISH)应用特定标记的已知核酸探针与组织或,第三节 核酸分子探针,定义：一种带有标记物的、已知的、仅与靶分子特异反应的分子。,探针的种类,DNA,探针,cRNA,探针,寡核苷酸探针,13,第三节 核酸分子探针 定义：一种带有标记物的、已知的、仅与,第三节 核酸分子探针 定义：一种带有标记物的、已知的、仅与,DNA,探针,基因组,DNA,探针,最常用的核酸探针，指长度在几百碱基对以上的双链,DNA,或单链,DNA,探针,cDNA,探针,互补于,mRNA,的,DNA,分子，是由逆转录酶催化而产生的,优点：制备方法简便，不易降解，标记方法较成熟,14,DNA探针14,DNA探针14DNA探针14,cRNA,探针,以,cDNA,为模板在体外转录而成的探针,优点,单链探针，故以,cRNA,探针进行杂交反应可避免应用双链,cDNA,探针作杂交反应时存在的两条链之间的复性问题。,cRNA,和,mRNA,之间形成的杂交体要比,cDNA-mRNA,杂交体稳定因此杂交反应后可经受高严格度洗涤。,cRNA,-mRNA,杂交体不受,RNA,酶的影响，故杂交后还可用,RNA,酶处理，以除去未结合的探针。,缺点,制备过程较复杂，需要较高的分子生物学实验条件，,cRNA,对,RNA,酶敏感，易被,RNA,酶破坏，因而在操作过程中需严格防止,RNA,酶污染。,15,cRNA探针15,cRNA探针15cRNA探针15,寡核苷酸探针,根据已知的核酸序列，采用,DNA,合成仪合成一定长度的寡核苷酸片段。,优点： 短的探针比长探针杂交速度快，易穿透组织。 制备简易，可以在短时间内大量制备，序列任定。 在合成中进行标记制成探针。 使用简便，可合成单链探针，避免了用双链,DNA,探针在杂交中自我复性，提高杂交效率。 寡核苷酸探针可以检测小,DNA,片段，在严格的杂交条件下，可用于检测在序列中单碱基对的错配。,16,寡核苷酸探针16,寡核苷酸探针16寡核苷酸探针16,探针的标记,探针标记物,放射性同位素,3,H,、,35,S,或,32,P,易掺入，敏感，易检测，,时间长，污染,非放射性标记物,稳定，分辨率高，时间短，操作简便，无污染,酶类：,HRP,AKP,半抗原：生物素,地高辛，,2,，,4-,二硝基苯（,DNP,）,荧光素：,FITC,罗丹明,探针标记方法,17,探针的标记 17,探针的标记 17探针的标记 17,根据探针的标记物,是否能直接检测,直接法,间接法,18,根据探针的标记物18,根据探针的标记物18根据探针的标记物18,第四节 原位杂交组织化学基本程序,标本制备,杂交前处理,杂交反应,杂交后处理,检测杂交信号,19,第四节 原位杂交组织化学基本程序标本制备19,第四节 原位杂交组织化学基本程序标本制备19第四节 原位杂交,标本制备,取材,固定,固定剂,4,PFA,固定方法,切片,石蜡切片,冰冻切片,培养细胞,载玻片核酸酶清洗试剂盒,(,原位杂交,),20,标本制备取材 载玻片核酸酶清洗试剂盒(原位杂交) 20,标本制备取材 载玻片核酸酶清洗试剂盒(原位杂交) 20标本制,杂交前处理,增强组织通透性和核酸探针穿透性,去污剂处理,Triton X-100,处理,15min,蛋白酶处理,蛋白酶,K,，,37,孵育,1530 min,减低背景染色,酸酐和稀酸处理,0.25%,乙酸酐处理,10 min,预杂交,不含探针的预杂交液在杂交温度下预先孵育标本,12h,内源性生物素和酶的抑制,用,5%,脱脂奶粉缓冲盐液来稀释标记的卵白素以及将标本浸于含,2%,牛血清白蛋白的缓冲液,对于内源性的,AKP,和,过氧化物酶,可通过将标本分别浸于,20%,乙酸,(4),中,15,秒或过碘酸淋洗和用含,1%H2O2,的蒸馏水或甲醇溶液室温孵育,30min,加以阻断。,21,杂交前处理 增强组织通透性和核酸探针穿透性 21,杂交前处理 增强组织通透性和核酸探针穿透性 21杂交前处理,杂交反应,双链,DNA,探针和靶,DNA,变性,杂交反应进行时，探针和靶核酸必须是单链。,杂交液,探针,探针长度,50-100bp,，最长不宜超过,400,个碱基。探针短易进入细胞，杂交率高，杂交时间短。,探针浓度,0.5-5.0g/ml,。,甲酰胺,可使,Tm,降低，可避免因杂交温度过高而引起的组织形态结构的破坏以及标本的脱落。,硫酸葡聚糖,能与水结合，提高探针有效浓度。,牛血清白蛋白,阻断探针与组织结构成分之间的非特异性结合，以减低背景。,杂交温度和时间,大约在,3060,之间。一般将杂交时间定为,1620h,，或为了方便，将杂交液和标本孵育过夜,用杂交液孵育组织切片，杂交液中标记的核酸探针在适当的条件下与组织细胞内相应的靶核酸互补结合形成杂交体的过程。,22,杂交反应 双链DNA探针和靶DNA变性 用杂交液孵育组织切片,杂交反应 双链DNA探针和靶DNA变性 用杂交液孵育组织切片,杂交后处理,杂交后处理主要包括系列不同浓度、不同温度盐溶液的,漂洗,一般而言，盐浓度由高到低，而温度由低到高，漂洗,1015min,。高浓度的盐可减少探针与组织标本间的静电结合。,漂洗过程中，还必须注意防止切片干燥，因干燥的切片即使用大量溶液漂洗也很难减少非特异性结合。,23,杂交后处理 杂交后处理主要包括系列不同浓度、不同温度盐溶液的,杂交后处理 杂交后处理主要包括系列不同浓度、不同温度盐溶液的,杂交体检测,放射性同位素标记探针的检测,32,P,、,125,I,、,35,S,等放射性同位素均可用来标记探针，利用,感光乳胶,记录被研究材料中放射性物质分布和定位。,非放射性标记探针的检测,常用非放射性标记物多为半抗原，以半抗原标记探针的原位杂交信号可通过,免疫酶组织化学,或,亲合组织化学,技术显示。,是通过一定的方法使杂交反应形成的杂交体成为在显微镜下可识别的产物。,24,杂交体检测 放射性同位素标记探针的检测 是通过一定的方法使杂,杂交体检测 放射性同位素标记探针的检测 是通过一定的方法使杂,放射性同位素标记探针的检测,非放射性标记探针的检测,25,放射性同位素标记探针的检测非放射性标记探针的检测25,放射性同位素标记探针的检测非放射性标记探针的检测25放射性同,对照实验,组织对照,Southern/Northern,免疫组织化学,探针对照,已知阳性组织和已知阴性组织,用有意义链,RNA,探针,吸收试验,杂交反应对照,空白实验,杂交前用核酸酶预处理标本,检测系统对照,放射自显影检测系统对照,非放射性原位杂交检测系统对照,26,对照实验组织对照26,对照实验组织对照26对照实验组织对照26,试剂盒内容,1.,胃蛋白酶（,10; Pepsin,）,2ml,；,2.,预杂交液,2ml,；,3.,地高辛标记,ADRA1,寡核苷酸探针杂交液,2ml,；,4.,封闭液,5ml;,5.,生物素化鼠抗地高辛,5ml;,6.SABC-POD 5ml,；,7.,生物素化过氧化物酶,5ml,；,27,试剂盒内容1.胃蛋白酶（10; Pepsin）2ml； 2,试剂盒内容1.胃蛋白酶（10; Pepsin）2ml； 2,原位杂交组织化学技术进展,原位,PCR,技术,荧光原位杂交技术,胚胎原位杂交技术,双重和多重原位杂交技术,原位杂交结合免疫组织化学技术,电镜原位杂交技术,肽核酸原位杂交,28,原位杂交组织化学技术进展原位PCR技术 28,原位杂交组织化学技术进展原位PCR技术 28 原位杂交组织,将,PCR,技术与原位杂交技术结合起来，不改变周围组织的原有位置，直接在组织、细胞或病原体原位研究基因变化的技术。,根据在扩增反应中所用的,dNTP,或引物是否标记，原位,PCR,可分为：,直接法原位,PCR,间接法原位,PCR,原位,PCR,技术,原理,29,将PCR技术与原位杂交技术结合起来，不改变周围组织的原有位置,将PCR技术与原位杂交技术结合起来，不改变周围组织的原有位置,原位,PCR,技术,直接法原位,PCR,在标本进行,PCR,扩增时，标记物掺入到扩增产物中，无需分子杂交。,优点,:,操作简便、省时,.,缺点,:,特异性较差、扩增效率较低、易出现假阳性，特别是在组织切片上，假阳性信号主要来自标本中受损,DNA,的修复过程。,固定组织,蛋白酶,K,消化,PCR,扩增,显微镜观察,dNTP-,荧光素,或,dNTP-,地高辛,-,生物素,或荧光染料抗地高辛抗体,抗生物素抗体,30,原位PCR技术直接法原位PCR 固定组织蛋白酶K消化PCR扩,原位PCR技术直接法原位PCR 固定组织蛋白酶K消化PCR扩,原位,PCR,技术,间接法原位,PCR,先将引物、核苷酸及酶等反应物引入细胞内进行扩增，然后用特异性,标记探针与扩增产物进行原位杂交，检测细胞内扩增的,DNA,产物。,优点,:,克服由于,DNA,修复或引物错配引起的非特异性染色问题，使扩,增效率提高，特异性增强,.,缺点,:,操作步骤繁琐，用时长。,固定组织,蛋白酶,K,消化,PCR,扩增,显微镜观察,原位杂交,31,原位PCR技术间接法原位PCR 固定组织蛋白酶K消化PCR扩,原位PCR技术间接法原位PCR 固定组织蛋白酶K消化PCR扩,原位,PCR,技术,原位逆转录,PCR,原理,:,是将逆转录反应和,PCR,相结合，在原位检测细胞,内低拷贝,mRNA,的方法。,分类,:,直接法和间接法,.,步骤,:1.,用,DNA,酶处理以破坏组织细胞中的,DNA,。,2.,逆转录,3.,扩增,优点：不需从标本中提取,mRNA,不会因在核酸的,分离中造成靶序列破坏而致信号丢失。,32,原位PCR技术原位逆转录PCR32,原位PCR技术原位逆转录PCR32原位PCR技术原位逆转录P,荧光原位杂交技术,(,Fluorescent in situ,hybridization,FISH,),原理,:,一种利用荧光信号对原位杂交样本进,行检测的技术。,直接,FISH,间接,FISH,33,荧光原位杂交技术(Fluorescent in situ h,荧光原位杂交技术(Fluorescent in situ h,直接,FISH,34,直接FISH34,直接FISH34直接FISH34,直接,FISH,将已知碱基序列的特异,DNA,片断作为探针，并标记上不同荧光素，在组织切片、染色体标本上与靶核酸进行,DNA-DNA,原位杂交，因所形成的杂交体带有荧光素，故可在荧光显微镜下直接观察,.,常用的荧光素有异硫氰酸荧光素,(FITC),、得克萨斯红,(Texas Red),、罗丹明,(rhodamin),等。,简单、快速,信号较弱，敏感性较低。,35,直接FISH将已知碱基序列的特异DNA片断作为探针，并标记上,直接FISH将已知碱基序列的特异DNA片断作为探针，并标记上,间接,FISH,使用非荧光标记的探针，如生物素或地高辛等标记探针，再通过亲和连接或免疫反应带入各种发光物质来检测杂交体的存在。,因为有杂交信号放大作用，从而增加了杂交的敏感性，也降低了实验成本，故间接法,FISH,是目前使用较多的方法。,36,间接FISH使用非荧光标记的探针，如生物素或地高辛等标记探针,间接FISH使用非荧光标记的探针，如生物素或地高辛等标记探针,间接,FISH,地高辛,or,生物素,37,间接FISH地高辛or生物素37,间接FISH地高辛or生物素37间接FISH地高辛or生物素,Down(21,三体,),综合征间期细胞中的杂交信号,38,Down(21三体)综合征间期细胞中的杂交信号38,Down(21三体)综合征间期细胞中的杂交信号38Down(,多色,FISH,通过选用多种具有可分辨光谱的荧光染料与不同的探针结合,(,直接法,),，在一个细胞核中可呈现多种颜色标记，同时检测多种染色体异常。,39,多色FISH通过选用多种具有可分辨光谱的荧光染料与不同的探针,多色FISH通过选用多种具有可分辨光谱的荧光染料与不同的探针,Figure 1. Upright optical slice of an intact embryo in blastoderm stage.,Double staining for mRNA and protein. Target,mRNAs,for,in situ,probes (,sog,and,sna,) and,protein,stained by primary antibody (anti-,Dorsal,) are indicated in the figure. DAPI was used to label the nuclei. Note that the expression of,sog,and,sna,are located apically in the cytoplasm, while the expression of Dorsal is nuclear.,40,Figure 1. Upright optical sli,Figure 1. Upright optical sli,十二色荧光原位杂交技术鉴定食管癌,KYSE450,细胞系核型,各染色体标记的探针池组合,41,十二色荧光原位杂交技术鉴定食管癌KYSE450细胞系核型各染,十二色荧光原位杂交技术鉴定食管癌KYSE450细胞系核型各染,FIBER FISH,将细胞的全部,DNA,在玻片上制备出高度伸展的染色质,DNA,纤维，然后用标记不同颜色荧光物质的探针与,DNA,纤维进行杂交，最后用荧光显微镜观察结果并分析,.,42,FIBER FISH将细胞的全部DNA在玻片上制备出高度伸展,FIBER FISH将细胞的全部DNA在玻片上制备出高度伸展,43,43,4343,Swanger SA, Bassell GJ, Gross C.,High-resolution fluorescence in situ hybridization to detect mRNAs in neuronal compartments in vitro and in vivo.,Methods,Mol Biol. 2011;714:103-23.,Department of Cell Biology, Emory University School of,Medicine, Atlanta, GA, USA.,James R. Coleman, David E. Culley, William B. Chrisler and Fred J. Brockman,.,mRNA-targeted fluorescent,in situ,hybridization (FISH) of Gram-negative bacteria without template amplification or tyramide signal amplification.,Journal of Microbiological Methods.Volume 71, Issue 3, December 2007, Pages 246-255,Pacific Northwest National Laboratory, PO Box 999/MS P7-50, Richland, WA 99354, USA,44,Swanger SA, Bassell GJ, Gross,Swanger SA, Bassell GJ, Gross,胚胎原位杂交技术,全胚胎原位杂交,从整体水平反映胚胎发育过程中基因表达的时空顺序,是一种广泛应用于胚胎发育调控基因表达研究的技术。,胚胎组织切片原位杂交,A,：小鼠,10.5 dpc,胚胎,ER,反义,RNA,探针的杂交：,RE(,菱脑,), MA(,颌弓,), PC(,心包,), SNT(,脊神经管,),GR(,生殖脊,), LB(,肢芽,);,B,：小鼠,10.5 dpc,胚胎,ERb,有意义链,RNA,探针的杂交,;,C: 13.5 dpc,胚胎,ERb,反义,RNA,探针的杂交结,果,:TE(,端脑,), ME(,中脑,), MO(,延髓,), SC(,脊髓,),LB(,肢芽,),：,D,：小鼠,13.5 dpc,胚胎,ERb,有意义链,RNA,探针的杂交。,45,胚胎原位杂交技术 全胚胎原位杂交A：小鼠10.5 dpc胚胎,胚胎原位杂交技术 全胚胎原位杂交A：小鼠10.5 dpc胚胎,46,46,4646,原位杂交结合免疫组织化学,47,原位杂交结合免疫组织化学47,原位杂交结合免疫组织化学47原位杂交结合免疫组织化学47,电镜原位杂交,48,电镜原位杂交48,电镜原位杂交48电镜原位杂交48,肽核酸,(Peptide Nucleic Acids,，,PNA),是人工合成的,电中性的肽链,以多聚酰胺键形成的类似核苷酸的物质。,具有一个拟肽骨架，没有磷酸戊糖骨架,.,PNA,链更容易和带有负电荷的互补序列的,DNA,或,RNA,链结合,.,PNA,对互补,DNA,的错配容忍程度比相应的,DNA/DNA,更低,.,PNA,不被目前已知的任何核酸酶或蛋白酶所降解。,49,肽核酸(Peptide Nucleic Acids，PNA),肽核酸(Peptide Nucleic Acids，PNA),LNA(Locked,Nucleic,Acid),是一种核酸类似物，和普通核酸分子区别在于在其碳环的,2,氧原子和,4,碳原子位置引入,亚甲基桥,形成锁状结构，因此也称锁核酸。,优点,和,DNA,、,RNA,互补的双链有很强的热稳定性,水溶性好,自由穿入细胞膜,可用氨基磷酸法在,DNA,自动合成仪上合成,50,LNA(LockedNucleicAcid)是一种核酸类,LNA(LockedNucleicAcid)是一种核酸类,A long way to go!,51,A long way to go!51,A long way to go!51A long way,第五章 原位杂交组织化学,刘颖,liuying6477,(in situ hybridization histochemistry),52,第五章 原位杂交组织化学刘颖(in situ hybri,第五章 原位杂交组织化学刘颖(in situ hybri,What Kind of Disease Is,Cancer?,53,What Kind of Disease Is 2,What Kind of Disease Is 53What,CELL,Cell junction,Proliferation,Extracellular,matrix,Telomere,Signal,transduction,Differentiation,Apoptosis,54,CELLCell junctionProliferation,CELLCell junctionProliferation,What We Have Known,about the Cell Cycle,Control?,55,What We Have Known4,What We Have Known55 Wh,Oncogene,Antioncogene,Cell Division Cycle Gene, cdc genes,;,Cyclins,Cyclin Dependent Kinases, CDKs,Cyclin Dependent Kinases Inhibitors, CDKIs,S phase Promoting Factor, SPF,Maturation Promoting Factor, MPF,蛋白质水平,基因水平,56,OncogeneCyclins 蛋白质水平基因水平5,OncogeneCyclins 蛋白质水平基因水平56Onc,第一节 原位杂交组织化学基本原理,变性,变性温度（,Tm,）,复性,共价键,酯键,James Watson,and,Francis Crick,(Cambridge) discover the structure of DNA.,57,第一节 原位杂交组织化学基本原理共价键酯键James Wa,第一节 原位杂交组织化学基本原理共价键酯键James Wa,我国培育出转基因克隆奶牛,时间：,2011-08-26,吉林大学农学部奶牛繁育基地近日成功培育出一头携带转入赖氨酸基因的克隆奶牛。据介绍，这是世界上首次利用分子生物学技术和体细胞核移植技术获得的赖氨酸转基因克隆牛，也标志着世界克隆技术的又一次突破。,58,我国培育出转基因克隆奶牛 时间：2011-08-26 吉林大,我国培育出转基因克隆奶牛 时间：2011-08-26 吉林大,DNA,变性,(denaturation),指,DNA,分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象。,变性温度（,melting temperature,Tm,）,热变性使,DNA,分子双链解开所需温度称为熔解温度。,影响,Tm,的因素,DNA,的均一性,DNA,分子中的（,G+C,）含量,溶剂的性质,低离子强度，,Tm,低,高,pH,变性剂甲酰胺,59,DNA变性(denaturation)8,DNA变性(denaturation)59DNA变性(den,复性（,renaturation,）,指变性的,DNA(,单链,),在适当的条件下，两条彼此分开的多核苷酸链又可以重新结合成双螺旋结构,复性的影响因素,温度,DNA,浓度,DNA,片段长度,DNA,分子的复杂性,离子强度,60,复性（renaturation）9,复性（renaturation）60复性（renaturat,第二节 核酸分子杂交,两条互补,DNA,或,RNA,单链之间以复性的原理形成双链核酸的过程,影响杂交体稳定性的因素,杂交双链的碱基组成,杂交双链的长度,碱基错配程度,离子强度,变性剂浓度,61,第二节 核酸分子杂交两条互补DNA或RNA单链之间以复性的原,第二节 核酸分子杂交两条互补DNA或RNA单链之间以复性的原,核酸分子杂交,液相杂交,固相杂交,62,核酸分子杂交11,核酸分子杂交62核酸分子杂交11,原位杂交组织化学,(ISH),应用特定标记的,已知核酸探针,与,组织或细胞,中待测的核酸按碱基配对的原则进行特异性结合，形成杂交体，杂交后的信号可以在光镜或电镜下进行观察。,可进行细胞内核酸定性、,定位的一种技术。,63,原位杂交组织化学(ISH)应用特定标记的已知核酸探针与组织或,原位杂交组织化学(ISH)应用特定标记的已知核酸探针与组织或,第三节 核酸分子探针,定义：一种带有标记物的、已知的、仅与靶分子特异反应的分子。,探针的种类,DNA,探针,cRNA,探针,寡核苷酸探针,64,第三节 核酸分子探针 定义：一种带有标记物的、已知的、仅与,第三节 核酸分子探针 定义：一种带有标记物的、已知的、仅与,DNA,探针,基因组,DNA,探针,最常用的核酸探针，指长度在几百碱基对以上的双链,DNA,或单链,DNA,探针,cDNA,探针,互补于,mRNA,的,DNA,分子，是由逆转录酶催化而产生的,优点：制备方法简便，不易降解，标记方法较成熟,65,DNA探针14,DNA探针65DNA探针14,cRNA,探针,以,cDNA,为模板在体外转录而成的探针,优点,单链探针，故以,cRNA,探针进行杂交反应可避免应用双链,cDNA,探针作杂交反应时存在的两条链之间的复性问题。,cRNA,和,mRNA,之间形成的杂交体要比,cDNA-mRNA,杂交体稳定因此杂交反应后可经受高严格度洗涤。,cRNA,-mRNA,杂交体不受,RNA,酶的影响，故杂交后还可用,RNA,酶处理，以除去未结合的探针。,缺点,制备过程较复杂，需要较高的分子生物学实验条件，,cRNA,对,RNA,酶敏感，易被,RNA,酶破坏，因而在操作过程中需严格防止,RNA,酶污染。,66,cRNA探针15,cRNA探针66cRNA探针15,寡核苷酸探针,根据已知的核酸序列，采用,DNA,合成仪合成一定长度的寡核苷酸片段。,优点： 短的探针比长探针杂交速度快，易穿透组织。 制备简易，可以在短时间内大量制备，序列任定。 在合成中进行标记制成探针。 使用简便，可合成单链探针，避免了用双链,DNA,探针在杂交中自我复性，提高杂交效率。 寡核苷酸探针可以检测小,DNA,片段，在严格的杂交条件下，可用于检测在序列中单碱基对的错配。,67,寡核苷酸探针16,寡核苷酸探针67寡核苷酸探针16,探针的标记,探针标记物,放射性同位素,3,H,、,35,S,或,32,P,易掺入，敏感，易检测，,时间长，污染,非放射性标记物,稳定，分辨率高，时间短，操作简便，无污染,酶类：,HRP,AKP,半抗原：生物素,地高辛，,2,，,4-,二硝基苯（,DNP,）,荧光素：,FITC,罗丹明,探针标记方法,68,探针的标记 17,探针的标记 68探针的标记 17,根据探针的标记物,是否能直接检测,直接法,间接法,69,根据探针的标记物18,根据探针的标记物69根据探针的标记物18,第四节 原位杂交组织化学基本程序,标本制备,杂交前处理,杂交反应,杂交后处理,检测杂交信号,70,第四节 原位杂交组织化学基本程序标本制备19,第四节 原位杂交组织化学基本程序标本制备70第四节 原位杂交,标本制备,取材,固定,固定剂,4,PFA,固定方法,切片,石蜡切片,冰冻切片,培养细胞,载玻片核酸酶清洗试剂盒,(,原位杂交,),71,标本制备取材 载玻片核酸酶清洗试剂盒(原位杂交) 20,标本制备取材 载玻片核酸酶清洗试剂盒(原位杂交) 71标本制,杂交前处理,增强组织通透性和核酸探针穿透性,去污剂处理,Triton X-100,处理,15min,蛋白酶处理,蛋白酶,K,，,37,孵育,1530 min,减低背景染色,酸酐和稀酸处理,0.25%,乙酸酐处理,10 min,预杂交,不含探针的预杂交液在杂交温度下预先孵育标本,12h,内源性生物素和酶的抑制,用,5%,脱脂奶粉缓冲盐液来稀释标记的卵白素以及将标本浸于含,2%,牛血清白蛋白的缓冲液,对于内源性的,AKP,和,过氧化物酶,可通过将标本分别浸于,20%,乙酸,(4),中,15,秒或过碘酸淋洗和用含,1%H2O2,的蒸馏水或甲醇溶液室温孵育,30min,加以阻断。,72,杂交前处理 增强组织通透性和核酸探针穿透性 21,杂交前处理 增强组织通透性和核酸探针穿透性 72杂交前处理,杂交反应,双链,DNA,探针和靶,DNA,变性,杂交反应进行时，探针和靶核酸必须是单链。,杂交液,探针,探针长度,50-100bp,，最长不宜超过,400,个碱基。探针短易进入细胞，杂交率高，杂交时间短。,探针浓度,0.5-5.0g/ml,。,甲酰胺,可使,Tm,降低，可避免因杂交温度过高而引起的组织形态结构的破坏以及标本的脱落。,硫酸葡聚糖,能与水结合，提高探针有效浓度。,牛血清白蛋白,阻断探针与组织结构成分之间的非特异性结合，以减低背景。,杂交温度和时间,大约在,3060,之间。一般将杂交时间定为,1620h,，或为了方便，将杂交液和标本孵育过夜,用杂交液孵育组织切片，杂交液中标记的核酸探针在适当的条件下与组织细胞内相应的靶核酸互补结合形成杂交体的过程。,73,杂交反应 双链DNA探针和靶DNA变性 用杂交液孵育组织切片,杂交反应 双链DNA探针和靶DNA变性 用杂交液孵育组织切片,杂交后处理,杂交后处理主要包括系列不同浓度、不同温度盐溶液的,漂洗,一般而言，盐浓度由高到低，而温度由低到高，漂洗,1015min,。高浓度的盐可减少探针与组织标本间的静电结合。,漂洗过程中，还必须注意防止切片干燥，因干燥的切片即使用大量溶液漂洗也很难减少非特异性结合。,74,杂交后处理 杂交后处理主要包括系列不同浓度、不同温度盐溶液的,杂交后处理 杂交后处理主要包括系列不同浓度、不同温度盐溶液的,杂交体检测,放射性同位素标记探针的检测,32,P,、,125,I,、,35,S,等放射性同位素均可用来标记探针，利用,感光乳胶,记录被研究材料中放射性物质分布和定位。,非放射性标记探针的检测,常用非放射性标记物多为半抗原，以半抗原标记探针的原位杂交信号可通过,免疫酶组织化学,或,亲合组织化学,技术显示。,是通过一定的方法使杂交反应形成的杂交体成为在显微镜下可识别的产物。,75,杂交体检测 放射性同位素标记探针的检测 是通过一定的方法使杂,杂交体检测 放射性同位素标记探针的检测 是通过一定的方法使杂,放射性同位素标记探针的检测,非放射性标记探针的检测,76,放射性同位素标记探针的检测非放射性标记探针的检测25,放射性同位素标记探针的检测非放射性标记探针的检测76放射性同,对照实验,组织对照,Southern/Northern,免疫组织化学,探针对照,已知阳性组织和已知阴性组织,用有意义链,RNA,探针,吸收试验,杂交反应对照,空白实验,杂交前用核酸酶预处理标本,检测系统对照,放射自显影检测系统对照,非放射性原位杂交检测系统对照,77,对照实验组织对照26,对照实验组织对照77对照实验组织对照26,试剂盒内容,1.,胃蛋白酶（,10; Pepsin,）,2ml,；,2.,预杂交液,2ml,；,3.,地高辛标记,ADRA1,寡核苷酸探针杂交液,2ml,；,4.,封闭液,5ml;,5.,生物素化鼠抗地高辛,5ml;,6.SABC-POD 5ml,；,7.,生物素化过氧化物酶,5ml,；,78,试剂盒内容1.胃蛋白酶（10; Pepsin）2ml； 2,试剂盒内容1.胃蛋白酶（10; Pepsin）2ml； 7,原位杂交组织化学技术进展,原位,PCR,技术,荧光原位杂交技术,胚胎原位杂交技术,双重和多重原位杂交技术,原位杂交结合免疫组织化学技术,电镜原位杂交技术,肽核酸原位杂交,79,原位杂交组织化学技术进展原位PCR技术 28,原位杂交组织化学技术进展原位PCR技术 79 原位杂交组织,将,PCR,技术与原位杂交技术结合起来，不改变周围组织的原有位置，直接在组织、细胞或病原体原位研究基因变化的技术。,根据在扩增反应中所用的,dNTP,或引物是否标记，原位,PCR,可分为：,直接法原位,PCR,间接法原位,PCR,原位,PCR,技术,原理,80,将PCR技术与原位杂交技术结合起来，不改变周围组织的原有位置,将PCR技术与原位杂交技术结合起来，不改变周围组织的原有位置,原位,PCR,技术,直接法原位,PCR,在标本进行,PCR,扩增时，标记物掺入到扩增产物中，无需分子杂交。,优点,:,操作简便、省时,.,缺点,:,特异性较差、扩增效率较低、易出现假阳性，特别是在组织切片上，假阳性信号主要来自标本中受损,DNA,的修复过程。,固定组织,蛋白酶,K,消化,PCR,扩增,显微镜观察,dNTP-,荧光素,或,dNTP-,地高辛,-,生物素,或荧光染料抗地高辛抗体,抗生物素抗体,81,原位PCR技术直接法原位PCR 固定组织蛋白酶K消化PCR扩,原位PCR技术直接法原位PCR 固定组织蛋白酶K消化PCR扩,原位,PCR,技术,间接法原位,PCR,先将引物、核苷酸及酶等反应物引入细胞内进行扩增，然后用特异性,标记探针与扩增产物进行原位杂交，检测细胞内扩增的,DNA,产物。,优点,:,克服由于,DNA,修复或引物错配引起的非特异性染色问题，使扩,增效率提高，特异性增强,.,缺点,:,操作步骤繁琐，用时长。,固定组织,蛋白酶,K,消化,PCR,扩增,显微镜观察,原位杂交,82,原位PCR技术间接法原位PCR 固定组织蛋白酶K消化PCR扩,原位PCR技术间接法原位PCR 固定组织蛋白酶K消化PCR扩,原位,PCR,技术,原位逆转录,PCR,原理,:,是将逆转录反应和,PCR,相结合，在原位检测细胞,内低拷贝,mRNA,的方法。,分类,:,直接法和间接法,.,步骤,:1.,用,DNA,酶处理以破坏组织细胞中的,DNA,。,2.,逆转录,3.,扩增,优点：不需从标本中提取,mRNA,不会因在核酸的,分离中造成靶序列破坏而致信号丢失。,83,原位PCR技术原位逆转录PCR32,原位PCR技术原位逆转录PCR83原位PCR技术原位逆转录P,荧光原位杂交技术,(,Fluorescent in situ,hybridization,FISH,),原理,:,一种利用荧光信号对原位杂交样本进,行检测的技术。,直接,FISH,间接,FISH,84,荧光原位杂交技术(Fluorescent in situ h,荧光原位杂交技术(Fluorescent in situ h,直接,FISH,85,直接FISH34,直接FISH85直接FISH34,直接,FISH,将已知碱基序列的特异,DNA,片断作为探针，并标记上不同荧光素，在组织切片、染色体标本上与靶核酸进行,DNA-DNA,原位杂交，因所形成的杂交体带有荧光素，故可在荧光显微镜下直接观察,.,常用的荧光素有异硫氰酸荧光素,(FITC),、得克萨斯红,(Texas Red),、罗丹明,(rhodamin),等。,简单、快速,信号较弱，敏感性较低。,86,直接FISH将已知碱基序列的特异DNA片断作为探针，并标记上,直接FISH将已知碱基序列的特异DNA片断作为探针，并标记上,间接,FISH,使用非荧光标记的探针，如生物素或地高辛等标记探针，再通过亲和连接或免疫反应带入各种发光物质来检测杂交体的存在。,因为有杂交信号放大作用，从而增加了杂交的敏感性，也降低了实验成本，故间接法,FISH,是目前使用较多的方法。,87,间接FISH使用非荧光标记的探针，如生物素或地高辛等标记探针,间接FISH使用非荧光标记的探针，如生物素或地高辛等标记探针,间接,FISH,地高辛,or,生物素,88,间接FISH地高辛or生物素37,间接FISH地高辛or生物素88间接FISH地高辛or生物素,Down(21,三体,),综合征间期细胞中的杂交信号,89,Down(21三体)综合征间期细胞中的杂交信号38,Down(21三体)综合征间期细胞中的杂交信号89Down(,多色,FISH,通过选用多种具有可分辨光谱的荧光染料与不同的探针结合,(,直接法,),，在一个细胞核中可呈现多种颜色标记，同时检测多种染色体异常。,90,多色FISH通过选用多种具有可分辨光谱的荧光染料与不同的探针,多色FISH通过选用多种具有可分辨光谱的荧光染料与不同的探针,Figure 1. Upright optical slice of an intact embryo in blastoderm stage.,Double staining for mRNA and protein. Target,mRNAs,for,in situ,probes (,sog,and,sna,) and,protein,stained by primary antibody (anti-,Dorsal,) are indicated in the figure. DAPI was used to label the nuclei. Note that the expression of,sog,and,sna,are located apically in the cytoplasm, while the expression of Dorsal is nuclear.,91,Figure 1. Upright optical sli,Figure 1. Upright optical sli,十二色荧光原位杂交技术鉴定食管癌,KYSE450,细胞系核型,各染色体标记的探针池组合,92,十二色荧光原位杂交技术鉴定食管癌KYSE450细胞系核型各染,十二色荧光原位杂交技术鉴定食管癌KYSE450细胞系核型各染,FIBER FISH,将细胞的全部,DNA,在玻片上制备出高度伸展的染色质,DNA,纤维，然后用标记不同颜色荧光物质的探针与,DNA,纤维进行杂交，最后用荧光显微镜观察结果并分析,.,93,FIBER FISH将细胞的全部DNA在玻片上制备出高度伸展,FIBER FISH将细胞的全部DNA在玻片上制备出高度伸展,94,43,9443,Swanger SA, Bassell GJ, Gross C.,High-resolution fluorescence in situ hybridization to detect mRNAs in neuronal compartments in vitro and in vivo.,Methods,Mol Biol. 2011;714:103-23.,Department of Cell Biology, Emory University School of,Medicine, Atlanta, GA, USA.,James R. Coleman, David E. Culley, William B. Chrisler and Fred J. Brockman,.,mRNA-targeted fluorescent,in situ,hybridization (FISH) of Gram-negative bacteria without template amplification or tyramide signal amplification.,Journal of Microbiological Methods.Volume 71, Issue 3, December 2007, Pages 246-255,Pacific Northwest National Laboratory, PO Box 999/MS P7-50, Richland, WA 99354, USA,95,Swanger SA, Bassell GJ, Gross,Swanger SA, Bassell GJ, Gross,胚胎原位杂交技术,全胚胎原位杂交,从整体水平反映胚胎发育过程中基因表达的时空顺序,是一种广泛应用于胚胎发育调控基因表达研究的技术。,胚胎组织切片原位杂交,A,：小鼠,10.5 dpc,胚胎,ER,反义,RNA,探针的杂交：,RE(,菱脑,), MA(,颌弓,), PC(,心包,), SNT(,脊神经管,),GR(,生殖脊,), LB(,肢芽,);,B,：小鼠,10.5 dpc,胚胎,ERb,有意义链,RNA,探针的杂交,;,C: 13.5 dpc,胚胎,ERb,反义,RNA,探针的杂交结,果,:TE(,端脑,), ME(,中脑,), MO(,延髓,), SC(,脊髓,),LB(,肢芽,),：,D,：小鼠,13.5 dpc,胚胎,ERb,有意义链,RNA,探针的杂交。,96,胚胎原位杂交技术 全胚胎原位杂交A：小鼠10.5 dpc胚胎,胚胎原位杂交技术 全胚胎原位杂交A：小鼠10.5 dpc胚胎,97,46,9746,原位杂交结合免疫组织化学,98,原位杂交结合免疫组织化学47,原位杂交结合免疫组织化学98原位杂交结合免疫组织化学47,电镜原位杂交,99,电镜原位杂交48,电镜原位杂交99电镜原位杂交48,肽核酸,(Peptide Nucleic Acids,，,PNA),是人工合成的,电中性的肽链,以多聚酰胺键形成的类似核苷酸的物质。,具有一个拟肽骨架，没有磷酸戊糖骨架,.,PNA,链更容易和带有负电荷的互补序列的,DNA,或,RNA,链结合,.,PNA,对互补,DNA,的错配容忍程度比相应的,DNA/DNA,更低,.,PNA,不被目前已知的任何核酸酶或蛋白酶所降解。,100,肽核酸(Peptide Nucleic Acids，PNA),肽核酸(Peptide Nucleic Acids，PNA),LNA(Locked,Nucleic,Acid),是一种核酸类似物，和普通核酸分子区别在于在其碳环的,2,氧原子和,4,碳原子位置引入,亚甲基桥,形成锁状结构，因此也称锁核酸。,优点,和,DNA,、,RNA,互补的双链有很强的热稳定性,水溶性好,自由穿入细胞膜,可用氨基磷酸法在,DNA,自动合成仪上合成,101,LNA(LockedNucleicAcid)是一种核酸类,LNA(LockedNucleicAcid)是一种核酸类,A long way to go!,102,A long way to go!51,A long way to go!102A long wa,