GeneScope | 探索熒光原位雜交技術(shù)的起源

在分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的研究中，熒光原位雜交(Fluorescence In Situ Hybridization, FISH)技術(shù)是一項(xiàng)革命性的進(jìn)展。它不僅為我們提供了一種強(qiáng)大的工具來研究基因的結(jié)構(gòu)和功能，還幫助我們深入理解染色體異常與疾病之間的關(guān)系。本文將帶您穿越時(shí)間的長(zhǎng)河，探索FISH技術(shù)的起源，以及它是如何發(fā)展成為現(xiàn)代分子生物學(xué)中重要的一部分。

一、原位雜交技術(shù)的誕生

原位雜交(In Situ Hybridization, ISH)技術(shù)的概念最早可以追溯到20世紀(jì)60年代。1969年，科學(xué)家們初次報(bào)道了使用放射性標(biāo)記的DNA探針進(jìn)行原位雜交實(shí)驗(yàn)，這一技術(shù)使得研究人員能夠在細(xì)胞或組織切片中定位特定的DNA序列。盡管這一技術(shù)在當(dāng)時(shí)取得了一定的成功，但由于放射性同位素的安全性和處理難度，限制了它的廣泛應(yīng)用。

二、熒光標(biāo)記的引入

到了20世紀(jì)70年代，隨著非放射性標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展，特別是生物素和地gao辛等標(biāo)記物的出現(xiàn)，原位雜交技術(shù)開始變得更加安全和易于操作。然而，真正的轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在80年代，當(dāng)熒光標(biāo)記技術(shù)被引入到原位雜交中，形成了我們現(xiàn)在所知的熒光原位雜交(FISH)技術(shù)。這一進(jìn)步極大地提高了檢測(cè)的靈敏度和多重性，使得在同一張切片上同時(shí)檢測(cè)多個(gè)DNA或RNA序列成為可能。

三、FISH技術(shù)的發(fā)展

在90年代，隨著熒光顯微鏡技術(shù)的進(jìn)步和熒光染料的多樣化，F(xiàn)ISH技術(shù)迎來了快速發(fā)展期。研究人員開始利用不同顏色的熒光染料來標(biāo)記不同的探針，從而在同一張切片上進(jìn)行多重FISH實(shí)驗(yàn)。這使得FISH技術(shù)在染色體異常檢測(cè)、癌癥研究和基因表達(dá)分析等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著基因組學(xué)和個(gè)性化醫(yī)療的發(fā)展，F(xiàn)ISH技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。現(xiàn)代FISH技術(shù)不僅能夠檢測(cè)染色體的數(shù)目和結(jié)構(gòu)異常，還能夠精確地定位基因在染色體上的位置，為疾病的診斷和治療提供了重要信息。此外，F(xiàn)ISH技術(shù)也被用于監(jiān)測(cè)細(xì)胞周期、研究基因表達(dá)的動(dòng)態(tài)變化，以及探索細(xì)胞分化和發(fā)育過程中的基因調(diào)控機(jī)制。

四、現(xiàn)代FISH技術(shù)的應(yīng)用

熒光原位雜交技術(shù)從最初的概念到如今的廣泛應(yīng)用，經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展和完善。它不僅極大地推動(dòng)了我們對(duì)基因和染色體的認(rèn)識(shí)，還為疾病的診斷和治療提供了強(qiáng)有力的工具。作為FISH技術(shù)的產(chǎn)品經(jīng)理，我們自豪地見證了這一技術(shù)的成長(zhǎng)，并期待它在未來的科學(xué)研究和臨床應(yīng)用中發(fā)揮更大的作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們相信FISH技術(shù)將繼續(xù)為我們揭開生命奧秘的更多篇章。

五、不同原位雜交技術(shù)的區(qū)別

同位素原位雜交(Radioactive In Situ Hybridization, RISH)、地gao辛原位雜交(Digoxigenin In Situ Hybridization, DIG-ISH)和熒光原位雜交(Fluorescence In Situ Hybridization, FISH)都是用于檢測(cè)和定位核酸序列的技術(shù)，但它們?cè)?strong>標(biāo)記物、檢測(cè)方法和應(yīng)用領(lǐng)域上有所不同。以下是這三種技術(shù)的實(shí)驗(yàn)周期和技術(shù)區(qū)別：

同位素原位雜交(RISH)

實(shí)驗(yàn)周期：

RISH的實(shí)驗(yàn)周期通常較長(zhǎng)，因?yàn)樯婕暗椒派湫酝凰氐氖褂茫?biāo)記探針的制備、雜交、洗滌、曝光等步驟。曝光時(shí)間可能需要幾天到幾周，取決于所使用的放射性同位素和信號(hào)的強(qiáng)度。

技術(shù)特點(diǎn)：

- 使用放射性同位素（如^32P或^35S）標(biāo)記的探針；

- 高靈敏度和特異性，適合于低豐度mRNA的檢測(cè)；

- 需要特殊的設(shè)備和安全措施來處理放射性物質(zhì)；

- 結(jié)果通常通過放射自顯影來可視化，不適合多重檢測(cè)；

- 檢測(cè)指標(biāo)數(shù)量：RISH通常一次只能檢測(cè)一個(gè)指標(biāo)，即一個(gè)特定的核酸序列。這是因?yàn)榉派湫詷?biāo)記的探針只能與一個(gè)特定的互補(bǔ)序列結(jié)合，并且放射性信號(hào)的檢測(cè)通常不適用于多重檢測(cè)。

地gao辛原位雜交(DIG-ISH)

實(shí)驗(yàn)周期：

DIG-ISH的實(shí)驗(yàn)周期相對(duì)較短，通常在幾天內(nèi)可以完成。步驟包括探針的標(biāo)記、雜交、洗滌、酶標(biāo)記的抗體檢測(cè)和顯色。

技術(shù)特點(diǎn)：

- 使用地gao辛(DIG)標(biāo)記的探針，這是一種非放射性的標(biāo)記物；

- 通過酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)的原理，使用抗DIG抗體和酶（如過氧化物酶或堿性磷酸酶）進(jìn)行信號(hào)放大和檢測(cè)；

- 適合于組織切片和細(xì)胞的核酸檢測(cè)；

- 結(jié)果通過顯色底物來可視化，不適合多重檢測(cè)；

- 檢測(cè)指標(biāo)數(shù)量：DIG-ISH同樣主要限于一次檢測(cè)一個(gè)指標(biāo)。雖然可以通過改變探針和相應(yīng)的抗體來檢測(cè)不同的序列，但在一次實(shí)驗(yàn)中同時(shí)檢測(cè)多個(gè)指標(biāo)是不常見的。

熒光原位雜交(FISH)

實(shí)驗(yàn)周期：

FISH的實(shí)驗(yàn)周期也相對(duì)較短，通常在幾天內(nèi)可以完成。步驟包括探針的標(biāo)記、雜交、洗滌和熒光信號(hào)的檢測(cè)。

技術(shù)特點(diǎn)：

- 使用熒光標(biāo)記的探針，如熒光素Cy3、Cy5；TSA染料等；

- 高靈敏度和多重檢測(cè)能力，可以在同一樣本中檢測(cè)多個(gè)核酸序列；

- 結(jié)果通過熒光顯微鏡來可視化，適合于定量分析和圖像分析；

- 需要避免光漂白和熒光信號(hào)的重疊；

- 檢測(cè)指標(biāo)數(shù)量：FISH技術(shù)在多重檢測(cè)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。通過使用不同顏色的熒光標(biāo)記，可以在一次實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)多個(gè)核酸序列。例如，可以使用不同顏色的熒光探針來標(biāo)記不同的染色體或基因，從而同時(shí)檢測(cè)多個(gè)指標(biāo)。理論上，F(xiàn)ISH可以檢測(cè)的指標(biāo)數(shù)量只受限于熒光顯微鏡的檢測(cè)能力和可用的熒光通道數(shù)量。現(xiàn)代的多重FISH技術(shù)，如光譜FISH(spectral FISH)和多色FISH，可以同時(shí)檢測(cè)多達(dá)幾十個(gè)不同的核酸序列。

總結(jié)

-靈敏度：RISH通常具有最高的靈敏度，適合于低豐度目標(biāo)的檢測(cè)；

-多重檢測(cè)：FISH較適合于多重檢測(cè)，可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)核酸序列；

-安全性：DIG-ISH和FISH都是非放射性的，操作更安全，不需要特殊的放射性物質(zhì)處理設(shè)施；

-可視化：FISH的結(jié)果可以直接通過熒光顯微鏡觀察，而RISH和DIG-ISH需要額外的顯影或顯色步驟。

在選擇技術(shù)時(shí)，需要考慮實(shí)驗(yàn)的具體需求，包括所需檢測(cè)的指標(biāo)數(shù)量、樣本類型、實(shí)驗(yàn)成本和可用設(shè)備等因素。

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原位雜交(in situ hybridization)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)目標(biāo)蛋白或DNA分子在細(xì)胞或組織切片上的位置和數(shù)量，但對(duì)于大部分目標(biāo)RNA分子的檢測(cè)，傳統(tǒng)方法由于特異性和靈敏度無法兼顧，通常無法得到好的檢測(cè)結(jié)果。

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