原位杂交原理及具体操作

原位杂交原理及具体操作
原位杂交原理及具体操作

原位杂交实验原理与方法

一、目的

本实验的目的是学会原位杂交的使用方法。了解各种原位杂交的基本原理和优缺点。

二、原理

原位杂交组化(简称原位杂交,in situ hybridization histochemistry;ISHH)属于分子杂交的一种,是一种应用标记探针与组织细胞中的待测核酸杂交,再应用标记物相关的检测系统,在核酸原有的位置将其显示出来的一种检测技术。原位杂交的本质就是在一定的温度和离子浓度下,使具有特异序列的单链探针通过碱基互补规则与组织细胞内待测的核酸复性结合而使得组织细胞中的特异性核酸得到定位,并通过探针上所标记的检测系统将其在核酸的原有位置上显示出来。

当然杂交分子的形成并不要求两条单链的碱基顺序完全互补,所以不同来源的核酸单链只要彼此之间有一定程度的互补顺序(即某种程度的同源性)就可以形成杂交双链。

探针的种类按所带标记物可分为同位素标记探针和非同位素标记探针两大类。目前,大多数放射性标记法是通过酶促反应将标记的基因掺入DNA中,常用的同位素标记物有3H、35S、125I和32P。同位素标记物虽然有灵敏性高,背底较为清晰等优点,但是由于放射性同位素对人和环境均会造成伤害,近来有被非同位素取代的趋势。非同位素标记物中目前最常用的有生物素、地高辛和荧光素三种。

探针的种类按核酸性质不同又可分为DNA探针、cDNA探针、cRNA探针和合成寡核苷酸探针。cDNA探针又可分为双链cDNA探针和单链cDNA探针。

原位杂交又可分为菌落原位杂交和组织原位杂交。

菌落原位杂交(Colony in situ hybridization)菌落原位杂交是将细菌从培养平板转移到硝酸纤维素滤膜上,然后将滤膜上的菌落裂菌以释出DNA。将NDA烘干固定于膜上与32P 标记的探针杂交,放射自显影检测菌落杂交信号,并与平板上的菌落对位。

组织原位杂交(Tissue in situ hybridization)组织原位杂交简称原位杂交,指组织或细胞的原位杂交,它与菌落的原位杂交不同。菌落原位杂交需裂解细菌释出DNA,然后进行杂交。而原位杂交是经适当处理后,使细胞通透性增加,让探针进入细胞内与DNA或RNA 杂交。

(一)探针的选择

根据不同的杂交实验要求,应选择不同的核酸探针。在大多数情况下,可以选择克隆的DNA 或cDNA双链探针。但是在有些情况下,必须选用其它类型的探针如寡核苷酸探针和RNA探针。例如,在检测靶序列上的单个碱基改变时应选用寡核苷酸探针,在检测单链靶序列时应选用与其互补的DNA单链探针(通过克隆人M13噬菌体DNA获得)或RNA探针,寡核苷酸探针也可。长的双链DNA探针特异性较强,适宜检测复杂的靶核苷酸序列和病原体,但不适宜于组织原位杂交,因为它不易透过细胞膜进入胞内或核内。在这种情况下,寡核苷酸探针和短的PCR标记探针(80~150bp)具有较大的优越性。

在选用探针时经常会受到可利用探针种类的限制。如在建立DNA文库时,手头没有筛选特定基因的克隆探针,这时就可用寡核苷酸探针来代替。但必须首先纯化该基因的编码蛋白,并测定6个以上的末端氨基酸序列,通过反推的核苷酸序列合成一套寡核苷酸探针。如果已有其它动物的同种基因克隆,因为人类和动物间在同一基因的核苷酸顺序上存在较高的同源性,因此可利用已鉴定的动物基因作探针来筛选人类基因克隆。对于基因核苷酸序列背景清楚而无法获得克隆探针时,可采用PCR方法扩增某段基因序列,并克隆人合适的质粒载体中,

即可得到自己的探针。这种方法十分简便,无论基因组DNA探针还是cDNA探针都可以容易地获得,而且,可以建立PCR的基因检测方法,与探针杂交方法可作对比,可谓一举两得。

(二)探针的标记方法

在选择探针类型的同时,还需要选择标记方法。探针的标记方法很多,选择什么标记方法主要视个人的习惯和可利用条件而定。但在选择标记方法时,还应考虑实验的要求,如灵敏度和显示方法等。一般认为放射性探针比非放射性探针的灵敏度高。放射性探针的实际灵敏度不依赖于所采用的标记方法,如随机引物延伸法往往得到比缺口平移法更高的比活性。在检测单拷贝基因序列时,应选用标记效率高、显示灵敏的探针标记方法。在对灵敏要求不高时,可采用保存时间长的生物素探针技术和比较稳定的碱性磷酸酶显示系统。

(三)探针的浓度

总的来说,随探针浓度增加,杂交率也增加。另外,在较窄的范围内,随探针浓度增加,敏感性增加。依我们的经验,要获得较满意的敏感性,膜杂交中32P标记探针与非放射性标记探针的用量分别为5~10 ng/ml和25~1000ng/ml,而原位杂交中,无论应用何种标记探针,其用量均为0.5~5.0μg/ml。探针的任何内在物理特性均不影响其使用浓度,但受不同类型标记物的固相支持物的非特异结合特性的影响。

(四)杂交率

在探针过量的条件下,杂交率主要依赖于探针长度(复杂度)和探针浓度。

(五)杂交最适温度

杂交技术最重要的因素之一是选择最适的杂交反应温度。若反应温度低于Tm 10~15℃,碱基顺序高度同源的互补链可形成稳定的双链,错配对减少。若反应温度再低(Tm-30℃),虽然互补链之间也可形成稳定的双链,但互补碱基配对减少,错配对增多、氢键结合的更弱。如两个同源性在50%左右或更低些的DNA,调整杂交温度可使它们之间的杂交率变化10倍,因此在实验前必须首先确定杂交温度。通常有三种温度可供试验,即最适复性温度、苛刻复性温度及非苛刻复性温度。温度的选择及温度对杂交的影响见表18-3。最适复性温度(Optimunm renaturation temperature, TOR):Tor =Tm –25℃

苛刻复性温度:Ts = Tm –(10或15℃)

非苛刻复性温度:Tns =Tm –(30或35℃)

(六)杂交的严格性

影响杂交体稳定性的因素决定着杂交条件的严格性。一般认为在低于杂交体?(七)杂交反应时间

在条件都得到满足的情况下,杂交的成败就取决于保温时间。时间短了,杂交反应不完成;时间长了也无益,会引起非特异结合增多。一般杂交反应要进行20h左右。1966年Britten 和Kohne推荐用Cot =值来计算杂交反应时间。Cot 值实际上是杂交液中单链起始浓度(Co)和反应时间(t)的乘积。实验表明Cot =100时,杂交反应基本完成。Cot=0,基本上没有杂交。例如在液相杂交中未标记的DNA 400μg/ml(按单股DNA每微克紫外吸收值为0.024计算,总的吸收值为 9.6),如果反应时间为21h,那么对于未标记的DNA来说,Cot =9.6/21 =100.8, 杂交完成了。对标记DN A(浓度为0.1μg/ml)来说Cot值为0.05,这就充分排除了标记DNA的自我复性。 Tm值25℃时杂交最佳,所以首先要根据公式(4)计算杂交体Tm 值。由此式可见,通过调节盐浓度、甲酰胺浓度和杂交温度来控制所需的严格性。(八)杂交促进剂

惰性多聚体可用来促进250个碱基以上的探针的杂交率。对单链探针可增加3倍,而对双链探针、随机剪切或随机引物标记的探针可增加高达100倍。而短探针不需用促进剂,因其复

杂度低和分子量小,短探针本身的杂交率就高。

硫酸葡聚糖是一种广泛用于较长双链探针杂交的促进剂。这是一种多聚胺,平均分子量为500 000。另一种常见的促进剂是聚乙二醇(PEG),PEG分子量小(6000~8000)、粘度低、价格低廉,但它不能完成取代硫酸葡聚糖。在某些条件下5%~10%硫酸葡聚糖效果较好,若用5%~10%PEG则可产生很高的本底。因此,使用促进剂时有必要优化条件。另一种多聚体促进剂是聚丙烯酸,用其钠盐,浓度为2%~4%。与硫酸葡聚糖相比,其优点是价格低廉,粘度低(MW=90 000)。

小分子化学试剂酚和硫氰酸胍也能促进杂交,它们可能是通过增加水的疏水性和降低双链和单链DNA间的能量差异而发挥作用。酚作为杂交促进剂,只能在低DNA浓度的液相杂交中观察到,该方法曾被称为酚乳化复性技术,该法不能用于固相杂交,因酚可引起核酸与膜的非特异吸附作用,即使在液相杂交中的应用也是有限的。而硫氰酸胍可通过降低双链DNA的Tm值而起作用。此外,该分子还可以促进RNA的杂交,有裂解细胞而抑制RNase的作用。总之,硫酸葡聚糖和聚乙二醇因能用于固相杂交是目前最常用的杂交促进剂。

(七)杂交反应时间

在条件都得到满足的情况下,杂交的成败就取决于保温时间。时间短了,杂交反应不完成;时间长了也无益,会引起非特异结合增多。一般杂交反应要进行20h左右。1966年Britten 和Kohne推荐用Cot =值来计算杂交反应时间。Cot 值实际上是杂交液中单链起始浓度(Co)和反应时间(t)的乘积。实验表明Cot =100时,杂交反应基本完成。Cot=0,基本上没有杂交。例如在液相杂交中未标记的DNA 400μg/ml(按单股DNA每微克紫外吸收值为0.024计算,总的吸收值为 9.6),如果反应时间为21h,那么对于未标记的DNA来说,Cot =9.6/21 =100.8, 杂交完成了。对标记DN A(浓度为0.1μg/ml)来说Cot值为0.05,这就充分排除了标记DNA的自我复性。 Tm值25℃时杂交最佳,所以首先要根据公式(4)计算杂交体Tm 值。由此式可见,通过调节盐浓度、甲酰胺浓度和杂交温度来控制所需的严格性。

(八)杂交促进剂

惰性多聚体可用来促进250个碱基以上的探针的杂交率。对单链探针可增加3倍,而对双链探针、随机剪切或随机引物标记的探针可增加高达100倍。而短探针不需用促进剂,因其复杂度低和分子量小,短探针本身的杂交率就高。硫酸葡聚糖是一种广泛用于较长双链探针杂交的促进剂。这是一种多聚胺,平均分子量为500 000。另一种常见的促进剂是聚乙二醇(PEG),PEG分子量小(6000~8000)、粘度低、价格低廉,但它不能完成取代硫酸葡聚糖。在某些条件下5%~10%硫酸葡聚糖效果较好,若用5%~10%PEG则可产生很高的本底。因此,使用促进剂时有必要优化条件。另一种多聚体促进剂是聚丙烯酸,用其钠盐,浓度为2%~4%。与硫酸葡聚糖相比,其优点是价格低廉,粘度低(MW=90 000)。小分子化学试剂酚和硫氰酸胍也能促进杂交,它们可能是通过增加水的疏水性和降低双链和单链DNA间的能量差异而发挥作用。酚作为杂交促进剂,只能在低DNA浓度的液相杂交中观察到,该方法曾被称为酚乳化复性技术,该法不能用于固相杂交,因酚可引起核酸与膜的非特异吸附作用,即使在液相杂交中的应用也是有限的。而硫氰酸胍可通过降低双链DNA的Tm值而起作用。此外,该分子还可以促进RNA的杂交,有裂解细胞而抑制RNase的作用。总之,硫酸葡聚糖和聚乙二醇因能用于固相杂交是目前最常用的杂交促进剂。

三、主要器材

医用微波炉,恒温水浴箱、湿盒、PNP笔等。

四、试剂

(二)试剂:

● 2.5ml/L 的醋酸--2.5ml/L醋酸酐:

三乙醇胺 13.2ml

氯化钠 5g

浓盐酸 4ml

醋酸酐(用前加) 2.5ml;

●20×SSC(pH7.0):

氯化钠 175.3g

枸橼酸钠 88.2g

双蒸水定容至1L;

●100×Denhardt‘s:

Ficoll 1g

PVP 1g

BSA 1g

ddH2O 定容至50ml;

●杂交液:(50ml)用量终浓度

100%去离子甲酰胺 25ml 50%

100%葡聚糖硫酸脂 5mg 10%

100×Denhard‘s 0.5ml 1

1Mtris-HCL(PH8.0) 0.5ml 10Mm

5M NaCl 3ml 0.3M

0.5M EDTA (PH8.0) 0.1ml 1mM

10mg/ml 变性鱼精DNA 0.5ml 100ug/ml

ddH2O定容至25ml

● 0.1M甘氨酸/PBS:

甘氨酸 7.5g

Na2HPO4 30.8g

NaH2PO4 2.8g

NaCl 8.5g

溶于800mlddH2O,定容至1000ml,高压,室温储存;

●TSM1 (1000ml):

1MTris-HCL(PH8.0) 100ml

5M NaCl 20ml

1M MgCl2 10ml

ddH2O定容至1000ml;

●TSM2 (1000ml):

1MTris-HCL(PH8.0) 100ml

5M NaCl 20ml

1M MgCl2 50ml

ddH2O定容至1000ml;

●抗体稀释液: 100ml

BSA 1.0g

Tris X-100 0.4ml

叠氮钠 0.4g

0.05M PBS (PH7.2)调至100ml;

● 0.05M PBS (PH7.2):1000ml

Na2HPO4 15.4g

NaH2PO4 1.4g

NaCl 4.25g

●去内源性酶液(40ml):

储存液用量终浓度

10%甲醛 4.0ml 0.3—0.5%

冰醋酸 10.0ml 25.0%

加0.05MPBS至40ml

● 0.4% Triton-X 100

五、操作

(一)脱蜡,水化:

1、二甲苯10min 两次

2、无水乙醇3min 两次

3、95%乙醇3min 一次

4、75%乙醇3min 一次

5、50%乙醇2min 一次

6、重蒸水2min 一次

7、PBS洗涤5min

(二)将组织芯片放入去内源性酶液中浸泡30min;PBS洗涤5min

(三) 0.1M甘氨酸去游离醛基 15min;0.4%tritonX-100 洗10min;

(四)用蛋白酶K与37℃孵育30min ,PBS振洗5min

(五)在0.1mol/L三乙醇胺——0.25%乙酸酐中孵育10min ;在2×SSC中洗5min ;(六)滴加预杂交液42℃,30min;将RNA探针用预杂交液稀释(1ng/uL~2ng/uL)(七)杂交

1、在载玻片表面覆盖上杂交小室,加20~50uL的杂交液到组织芯片TMA上,42℃~44℃湿盒中过夜。

2、在4×SSC中37℃洗涤15min

3、2×SSC,加入RNA酶(大致为10ug/ml)37℃中洗涤30min,

4、0.5×SSC,37℃洗涤15min

(八)封闭

1、1%正常山羊血清孵育30min

2、用抗体稀释液稀释碱磷酶标记的抗地高辛抗体(1:500)37℃中孵育3h,PBS洗三次,每次5min

3、TSM1洗;

4、TSM2洗;

(九)显色:用TSM2将NBT/BCIP按2:1稀释进行显色;显微镜下掌握染色程度

(十)终止显色:用水终止

(十一)脱水,透明,封固

1、85%乙醇脱水,2min

2、95%乙醇脱水5min

3、无水乙醇脱水15min

4、二甲苯20min

5、封片,镜检

原位杂交组织化学技术的基本方法

点击次数:236 发布时间:2010-2-1 8:13:09

一、核酸分子杂交技术

1961年Hall开拓了液相核酸杂交技术的研究,其基本原理是利用核酸分子单链之间有互补的碱基顺序,通过碱基对之间非共价键的形成,出现稳定的双链区,形成杂交的双链。自此以后,由于分子生物学技术的迅猛发展,特别是70年代末到80年代初,分子克隆、质粒和噬菌体DNA的构建成功,核酸自动合成仪的诞生,大大丰富了核酸探针的来源,新的核酸分子杂交类型和方法不断涌现。按其作用方式可大致分为固相杂交和液相杂交两种:液相杂交是指参加反应的两条核酸链都游离在溶液中,而固相杂交是将参加反应的一条核酸链固定在固体的支持物上常用的有硝酸纤维素滤膜,其它如尼龙膜、乳胶颗粒和微孔板等),另一条参加反应的核酸链游离在溶液中。固相杂交有菌落原位杂交(colony in situ hybridization)、斑点杂交法(Dot blot)、Southern印迹杂交(Southern blot)、Northern 印迹杂交( Northern blot)和组织原位杂交(Tissue in situ hybridization),即原位杂交组织化学技术和原位杂交免疫细胞化学技术。液相分子杂交技术包括吸附杂交、发光液相杂交、液相夹心杂交和复性速率液相分子杂交等。

二、原位杂交组织化学技术的由来及发展

原位杂交组织(或细胞)化学技术简称原位杂交(In situ hybridization),如上所述,属于固相核酸分子杂交的范畴。但它区别于固相核酸分子杂交中的任何一种核酸分子杂交技术。菌落杂交系细菌裂解释放出DNA,然后进行杂交。Southern印迹杂交法是以鉴定DNA 中某一特定的基因片段,而Norhtern印迹杂交法是用以检测某一特定的RNA片段的。它们都只能证明该病原体、细胞或组织中是否存在待测的核酸而不能证明该核酸分子在细胞或组织中存在的部位。1969年美国耶鲁大学Gall和Pardue首先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,从而创造了原位杂交细胞或组织化学技术。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,首次用原位杂交检测了病毒DNA在细胞中的定位,但当时的工作多采用冰冻组织切片或培养细胞,探针均采用同位素标记。

由于同位素标记探针具有放射性既污染环境,又对人体有害,且受半衰期限制等缺点,科学工作者们开始探索用非放射性的标记物标记核酸探针进行原位杂交。Bauman(1981)等首先应用荧光素标记cRNA探针做原位杂交,然后用荧光显微镜观察获得成功。Shroyer(1982)报道用2,4二硝基苯甲醛(DNP)标记DNA探针,使该DNA探针具有抗原性,然后用兔抗DNP的抗体来识别杂交后的探针,最后经免疫过氧化物酶的方法来定位杂交探针。这两种方法至今仍有采用,但因敏感度不够高,应用不够普遍。 Pezzella(1987)创建了用磺基化DNA探针来做细胞或组织原位杂交的方法,其基本原理是使DNA探针的胞嘧啶碱基磺基化,利用单克隆抗体识别磺基化探针,再通过免疫组化方法显示结合的单克隆抗体,从而对杂交结合的探针进行定位。本法的优点是磺基化DAN探针标记简便,不需作缺口平移标记,敏感度也较高。但自生物素和高辛标记探针技术建立后,已有取而代之的趋势。生物素标记探针技术是Brigat(1983)首先建立的,它利用生物素标记的探针在组织切片上检测了病毒DNA,通过生物素与抗生物素结合,过氧化物酶-抗过氧化物酶显示系统显示病毒DNA在细胞中的定位。生物素标记探针技术目前已被广泛应用,特别是在病毒学和病理学的临床诊断中。这种生物素标记技术又叫酶促生物素标记技术。另一种叫光促生物素标记核酸技术,该技术是用光敏生物素(Photobiotin)标记核酸。目前应用的光敏生物素有乙酸盐和补骨脂素生物素,它们都是由三个部分组成:光敏基团、连结臂和生物素(图20-1)。在强光下,不需酶反应,光敏生物素的光敏基团即可与核酸中的碱基相结合。光敏生物素标记核酸,方法简单,灵敏度也不低,但标记效率不高,每100~150个碱基才能标记一个生物素,对于短的基因探针特别是寡核苷酸探针不宜使用,以免因标记数过少而影响灵敏度(Forster et al 1985)。

近年来,地高辛(Digoxigonin)标记技术引起科技工作者的极大兴趣。Boeringer Mannhem Bio-chemisca于1987年将地高辛标记的有关试剂及药盒投放市场。和其它非放射性标记物一样,地高辛较放射性标记系统安全,方便、省时间。同时在敏感性和质量控制方面比生物素标记技术要优越,可以检测出人基因组DNA中的单拷贝基因。地高辛标记法显示的颜色为紫蓝色(标记碱性磷酸酶-抗碱性磷酸酶显色系统),有较好的反差背景。

核酸探针根据标记方法的不同可粗略分为放射性探针和非放射性探针两类。根据探针的核酸性质不同可分为DNA探针、RNA探针、cDNA探针、cRNA探针和寡核苷酸探针等。DNA探针还有单链DNA(Single stranded, ssDNA)和双链DNA(Double stranded, dsDNA)之分(详见十九章)。早期应用的主要是DNA探针,继之Temin在70年代研究致癌RNA病毒时制备了cDNA探针(complementary DNA),其基本原理是以RNA为模板,经逆转录酶(reverse transcriptase)又称为RNA指导的DNA聚合酶催化产生的。该酶以RNA为模板,按照RNA 的核苷酸顺序合成DNA,这一途径与一般遗传信息流的方向相反,故称逆转录。CDNA是指互补于mRNA的DNA分子。RNA探针是将特异性的 cDNA片段插入含有相当的RNA聚合酶启动子的转录性载体。这类载体包括pSP64和pSP65,它们具有不同的启动子在多克隆位点的各侧。Psp64和pSP65在sP6启动子的多克隆位点的方向是不同的。通过改变外源基因的插入方向或选用不同的RNA聚合酶,可以控制RNA的转录方向,即以哪条DNA链为模反转录RNA。从而可以得到与mRNA同序列的同义RNA探针(Sense probe)和与mRNA互补的反义RNA探针(antisense probe),又称互补RNA探针(complementary RNA probe , cRNA)。通常用同义RNA探针做为反义RNA探针的阴性对照。由于RNA探针是单链分子,所以它与靶序列的杂交反应极高。有报告认为其杂交率高于DNA探针的8倍。 DNA合成仪的诞生使制造寡核苷酸探针成为可能,与上述探针不同的是寡核苷酸探针不是克隆性DNA探针,它是由DNA

合成仪依照所需杂交的靶核苷酸序列合成的。具有制造方便,价格低廉的优点,也可进行放射性与非放射性标记,但其特异性不如克隆性探针强,亦不如其杂交信号高。

原位杂交组织化学技术在近20年的发展可以说是飞跃的,其突出的特点是由分子遗传学研究提供的探针大量增加,探针生产的可靠性和速率大大发展了,更重要的是非放射性标记物的发展使原位杂交组织化学技术在不久的将来将和现今的免疫细胞化学技术一样成为实验室的常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继续不断涌现。Coulton(1991)建议将非放射性标记技术更名为亲合复合物标记技术(Affinity–Complex Labelled Probes, ACLP )。因为“非( non)“在英文里是一个否定的名词,而且根据非放射性标记技术的原理是将一个标记物利用其亲合性,应用直接或间接的方法结合在核苷酸分子上。

原位杂交组织化学技术在生命科学的研究中可视为一项革命性的技术。它使它们的研究从器官、组织和细胞水平走向分子水平。为各个学科的研究带来突破性的进展。其中特别突出的是细胞或组织的基因表达、染色体分析、病毒诊断和发育生物学。我们在下节将详加叙述。

三、位杂交组织化学技术的基本方法

如前所述,由于核酸探针的种类和标记物的不同,在具体应用的技术方法上也各有差异,但其基本方法和应用原则大致相同。大致可分为:①杂交前准备,包括固定、取材、玻片和组织的处理,如何增强核酸探针的穿透性、减低背景染色等;②杂交;③杂交后处理;④显示(visual-ization):包括放射性自显影和非放射性标记的显色。

a)固定

原位杂交组织化学技术(In Situ Hybridization Histochemistry, ISHH)在固定剂的应用和选择上应兼顾到三个方面:保持细胞结构,最大限度地保持细胞内DNA或RNA的水平;使探针易于进入细胞或组织。DNA是比较稳定的,mRNA是相对稳定的但易为酶合成和降解。RNA 却绝然不同,非常容易被降解。因此,对于DNA的定位来说,固定剂的种类和浓度并不十分重要。相反,在RNA的定位上,如果要使RNA的降解减少到最低限度,那么,不仅固定剂的种类浓度和固定的时间十分重要,而且取材后应尽快予以冷冻或固定。在解释ISHH的结果时应考虑到取材至进入固定剂或冰冻这段时间对RNA保存所带来的影响,因组织中mRNA的降解是很快的。在固定剂中,最常用的是多聚甲醛。和其它的固定剂(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。其它如醋酸-酒精的混合液和Bouin’s固定剂也能获得较满意的效果。对于mRNA的定位,我们常采用的方法是将组织固定于4%多聚甲醛磷酸缓冲液中1~2h,在冷冻前浸入15%蔗糖溶液中,置4℃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。组织也可在取材后直接置入液氮冷冻,切片后才将其浸入4%多聚甲醛约10min,空气干燥后保存在

-70℃。如冰箱温度恒定,在-70℃可保存数月之久不会影响杂交结果。在病理学活检取材多用福尔马林固定和石蜡包埋,这种标本对检测DNA和mRNA有时也可获得杂交信号,但石蜡包埋切片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,在包埋的过程中可减低mRNA的含量。其它固定剂如应用多聚甲醛蒸汽固定干燥后的冷冻切片也可获得满意效果。各种固定剂均有各自优缺点,如沉淀性(Precipitating)固定剂:酒精/醋酸混合液、Bouin’s液、Carnoy’s液等能为增加核酸探针的穿透性提供最佳条件,但它们不能最大限度地保存RNA,而且对组织结构有损伤。戊二醛能较好地保存RNA和组织形态结构,但由于和蛋白质产生广泛的交叉连接,从而大大地影响了核酸探针的穿透性。至今,多聚甲醛仍被公认为ISHH较为理想的固定剂。

b)玻片和组织切片的处理

1.玻片的处理玻片包括盖片和载片应用热肥皂刷洗,自来水清洗干净后,置于清洁液中浸泡24h,清水洗净烘干,95%酒精中浸泡24h后蒸馏水冲洗、烘干,烘箱温度最好在150℃或以上过夜以去除任何RNA酶。盖玻片在有条件时最好用硅化处理,锡箔纸包裹无尘存放

由于ISHH的实验周期长,实验程序繁杂,因此,要应用粘附剂预先涂抹在玻片上,干燥后待切片时应用,以保证在整个实验过程中切片不致脱落。常用的粘附剂有铬矾-明胶液,其优点是价廉易得,但在长周期实验过程中,粘附效果不够理想。多聚赖氨酸液具有较好的粘附效果,但价格昂贵,需进口。

2.增强组织的通透性和核酸探针的穿透性此步骤根据应用固定剂的种类、组织的种类、切片的厚度和核酸探针的长度而定。比如用戊二醛固定的组织由于其与蛋白质产生广泛的交叉连接就需要应用较强的增强组织通透性的试剂。增强组织通透性常用的方法如应用稀释的酸洗涤、去垢剂(detergent)或称清洗剂Triton X-100、酒精或某些消化酶如胃蛋白酶、胰蛋白酶、胶原蛋白酶和淀粉酶(diastase)等。这种广泛的去蛋白作用无疑可增强组织的通透性和核酸探针的穿透性,提高杂交信号,但同时也会减低RNA的保存最和影响组织结构的形态,因此,在用量及孵育时间上应慎为掌握。蛋白酶K( Proteinase K)的消化作用在ISHH中是应用于蛋白消化的关键步骤,其浓度及孵育时间视组织种类、应用固定剂种类、切片的厚薄而定。一般应用酶K1μg/ml(于0.1mol/L Tris/50mmol/L EDTA, pH8.0缓冲液中),37℃孵育15~20min,以达到充分的蛋白消化作用而不致影响组织的形态为目的。蛋白酶K还具有消化包围着靶DNA的蛋白质的作用,从而提高杂交信号。在蛋白酶K消化后,应用0.1mol/L的甘氨酸溶液(在PBS中)清洗以终止蛋白酶K的消化作用,甘氨酸是蛋白酶K的抑制剂。为保持组织结构,通常用4%多聚甲醛再固定。Burns等(1987)报告应用胃蛋白酶(Pepsin)20~100μg/ml(用0.1N HCl 配)37℃、30min进行消化,所获实验结果优于蛋白酶K。

不少实验工作者在多聚甲醛固定后,浸入乙酸酐(acetic anhydride)和三乙醇胺(tri-ethanolamine)中以减低静电效应,减少探针对组织的非特异性背景染色。有的作者除在室温下浸于上述溶液10min外,还在预热37℃的50%甲酰胺/2×SSC液中预杂交15min,然后用2×SSC,0.30mol/L NaAc/0.030mol/L枸橼酸钠液中浸15min。但Heinz、Hofer等一些著名学者却对此持有异议,根据他们的实验和经验证明,乙酸酐和三乙醇胺液的处理并不能起到减低背景的目的,不能改善ISHH的信/噪比例。

3.减低背景染色和免疫细胞化学染色一样ISHH实验程序中,如何减低背景染色是一个重要的问题。ISHH中背景染色的形成是诸多因素构成的。杂交后(Posthybridization)的酶处理和杂交后的洗涤均有助于减低背景染色。

预杂交(Prehybridization)是减低背景染色的一种有效手段。预杂交液和杂交液的区别在于前者不含探针和硫酸葡聚糖(Dextran sulphate)。将组织切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。

有的实验室在杂交后洗涤中采用低浓度的RNA酶溶液(20μg/ml)洗涤一次,以减低残留的和内源性的RNA酶,减低背景染色。

4.防止RNA酶的污染由于在手指皮肤及实验用玻璃器皿上均可能含有RNA酶,为防止其污染影响实验结果,在整个杂交前处理过程都需戴消毒手套。所有实验用玻璃器皿及镊子都应于实验前一日置高温(240℃)烘烤以达到消除RNA酶的目的。要破坏RNA酶,其最低温度必须在150℃左右。有条件的国外实验室在消毒的玻璃器皿外包以锡箔纸以利于标记和防止取出时空气污染。在无高温消毒的烤箱时,亦可用国内出产的卫生蒸汽消毒锅(山东新华医疗器材厂生产)。杂交前及杂交时所应用的溶液均需经高压消毒处理。

c)杂交(Hybridisation)

在ISHH,整个实验周期是比较长的,实验程序也比较繁杂,而杂交在ISHH整个实验中可被认为是“短兵相接”的一步。杂交前的一切准备工作如增加组织通透性都是为了在杂交这一步骤中核酸探针能进入细胞或组织与其内的靶核苷酸相结合。因此,杂交是ISHH中关键的而且是最重要的一个环节。

杂交是将杂交液滴于切片组织上,加盖硅化的盖玻片。国内向正华等采用无菌的蜡膜代替硅化的盖玻片也可获得满意的实验结果。加盖片的目的是防止孵育过程中的高温(50℃左右)导致杂交液的蒸发。因此,也有为稳妥起见,在盖玻片周围加液体石蜡封固的,但作者认为这并不十分必要,因封固的石蜡在高温下融解反易导致杂交液的污染,必要时可加橡皮泥封固盖片四周。硅化的盖玻片的优点是清洁无杂质,光滑不会产生气泡和影响组织切片与杂交液的接触,盖玻片自身有一定重量能与有限的杂交液吸附达到覆盖和防止蒸发的作用。在孵育时间较长时,为保证杂交所需的湿润环境,可将复有硅化盖玻片进行杂交的载片放在盛有少量5×SSC或2×SSC(standard saline citrate, SSC)溶液的硬塑料盒(要能防止高温破坏)中进行孵育。杂交液的成分和预杂交液基本相同,所不同的是加入了标记的核酸探针和硫酸葡聚糖。

如前所述,杂交前的准备只是为杂交的成功奠定基础,要获得满意的实验结果,在杂交这一实验过程中还须注意以下的环节。

1.探针的浓度很难事先确定每一种实验探针的浓度,但要掌握一个原则,即探针浓度必须给予该实验最大的信/噪比值。背景染色的高低也与探针浓度有关。根据国内外实验工作者的经验,认为最佳原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度为目的。这和我们在免疫细胞化学试验中选择抗血清的最佳工作浓度的原则一样。

探针浓度依其种类和实验需要略有不同,根据笔者的经验及所查阅文献,在原位杂交细胞化学中,探针浓度为0.5~5.0μg/ml(即0.5~5.0ng/μl)。根据Heinz、Hofelt实验室经验,对放射性标记的dsDNA或cRNA探针,其浓度在2~5ng/μl。Conlton认为生物素标记探针,其最佳浓度在0.5~5ng/μl。作者在英皇家研究生院Polak教授实验室应用于放射性标记cRNA探针的浓度为0.5ng/μl,而在非放射性标记(生物素或地高辛) cRNA探针浓度为2.5ng/μl,放射性标记DNA探针浓度为1.0ng/μl。向正华等应用地高辛标记生长抑素cRNA探针获得满意结果,其探针浓度为0.5ng/μl。

必须强调的是,国内外实验室都证明加杂交液的量要适当,以10~20μl/每张切片为宜。杂交液过多不仅造成浪费,而且液量过多常易致盖玻片滑动脱落,影响杂交效果,过量的杂交液含核酸探针浓度过高,反易导致高背景染色等不良后果。

2.探针的长度一般应用于ISHH探针的最佳长度应在50~100个碱基之间。探针短易进入细胞,杂交率高,杂交时间短。据报告,长500个碱基的探针,其杂交时间约需20h左右。200~500个碱基的探针仍可应用,如超过500个碱基的探针则在杂交前最好用碱或水解酶进行水解,使其变成短的片段,达到实验所需求的碱基数。

3.杂交的温度和时间杂交的温度也是杂交成功与否的一个重要环节。在第十八章概述中曾提到DNA或RNA需加热或变性、解链后才能进行杂交。能使50%的核苷酸变性解链所需的温度,叫解链温度或融解温度(melting temperature, 简称Tm)。原位杂交中,多数DNA 探针需要的Tm是90℃,而RNA则需要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可能的。因此,在杂交的程序中常规的加入30%~50%甲酰胺(for-mamide)于杂交液中。McConaughy报告,反应液中每增加1%的甲酰胺浓度,Tm值可降低0.72℃。因此,可用调节盐浓度的办法来调节Tm。Tm的计算公式在第十九章有介绍,由公式的列出也表明了它与盐的浓度、探针的长度、甲酰胺的百分比等诸多因素有关。由于盐和甲酰胺浓度的调节等因素,实际采用的原位杂交的温度在Tm-25℃左右,即比Tm减低25℃,

大约在30~60℃之间,根据探针的种类不同,温度略有差异,RNA和cRNA探针一般在37~42℃左右,而DNA探针或细胞内靶核苷酸为DNA的,则必须在80~95℃加热使其变性,时间5~15min,(有作用报告在105℃微波炉加热使之变性),然后在冰上搁置1min,使之迅速冷却,以防复性,再置入盛有2×SSC的温盒内,在37~42℃孵育杂交过夜。

杂交的时间如过短会造成杂交不完全,而过长则会增加非特异性染色。从理论上讲,核苷酸杂交的有效反应时间在3h左右。Barns等(1987)报告用DNA探针杂交,其反应完成时间为2~4h。但为稳妥起见,一般将杂交反应时间定为16~20h,或为简便起见杂交孵育过夜,从现有文献报告看无不良结果。当然,杂交反应的时间与核酸探针长度与组织通透性有关,在确定杂交反应时间应予考虑,并经反复实验确定。有作者主张杂交反应的孵育应在黑暗环境中进行,因为光线会促进甲酰胺的电离作用。

4.杂交严格度(Hybridization stringency)杂交条件的严格度(stringency)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。错配对(mismatch)杂交的稳定性较完全配对杂交体差,因此,通过控制杂交温度、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,但敏感性降低,反应亦然。一般来说,低严格度(low stringency)杂交及冲洗条件在Tm-35℃至Tm–40℃之间,高盐或低甲酰胺浓度。在这种条件下,大约有70%~90%的同源性核苷酸序列被结合,其结果是导致非特异性杂交信号的产生。中严格度, Tm -20℃至Tm-30℃的范围。高严格度(high stringency)为Tm-10℃至Tm-15℃,低盐和高甲酰胺浓度。在这种条件下,只有具有高同源性的核苷酸序列才能形成稳定的结合。麦跃行装用地高辛标记原位杂交技术检测尖锐湿疣中人乳头瘤病毒DNA型别,结果发现在严格条件下(Tm-12℃)各型病毒DNA的检出率和阳性率明显低于非严格条件下(Tm-35℃),其相差非常明显(P<0.001)。因为,在严格条件下只有同源性很强的DNA才被检出,而在非严格条件下同源性较低的DNA序列也被检出。因此,他建议对病毒DNA分型需在高严格条件下进行,而低严格条件则可用于对病毒感染进行筛选。

由于原位杂交技术多数是在Tm-25℃进行的,不属于高严格范围,无疑会产生非特异性结合导致信/噪比减低。在这种情况下,可用加强杂交后处理洗涤的严格度使非特异性的杂交体减少。由于RNA杂交的稳定性,应用cRNA探针进行细胞或组织的原位杂交时的杂交温度比其它核酸探针要高10~15℃。实验证明,cRNA产生的信号比双链cDNA要强。单链的RNA

探针其杂交信号大于双链的cDNA的约8倍。

5.硫酸葡聚糖(Dextran sulphate)和甲酰胺(formamide)硫酸葡聚糖是核酸杂交液中仅次于甲酰胺的一种组成成份。在杂交液中,甲酰胺占50%左右,而硫酸葡聚糖占10%左右。它是一种大分子的多聚胺化合物,具有极强的水合(hydrate)作用,因而能大大增加杂交液的粘稠度。硫酸葡聚糖的主要作用是促进杂交率,特别是对双链核酸探针。这是应用硫酸葡聚糖于杂交液中的主要目的。

甲酰胺的主要作用在上节已提及,在调节杂交反应温度方面,甲酰胺起了极为重要的作用,从而有助于保持组织的形态结构。甲酰胺还可防止在低温时非同源性片段的结合,但甲酰胺具有破坏氢键的作用从而具有一种不稳定的作用。

d)杂交后处理(post hybridisation treatment)

杂交后处理包括系列不同浓度,不同温度的盐溶液的漂洗。在原位杂交组织化学的实验程序中,这也是一个重要的环节。特别因为大多数的原位杂交实验是在低严格度条件下进行的,非特异性的探针片段粘附在组织切片上,从而增强了背景染色。RNA探针杂交时产生的背景染色特别高,但能通过杂交后的洗涤有效地减低背景染色,获得较好的反差效果。在杂交后漂洗中的RNA酶液洗涤能将组织切片中非碱基配对RNA除去。洗涤的条件如盐溶液的浓度、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,一般遵循的共同原则是盐溶液浓度由高到低而温度由低到高。必须注意的是在漂洗的过程中,切勿使切片干燥。干燥的切片即使大量的溶液漂洗也很难减少非特异性结合,从而增强了背景染色。放射性标记探针杂交后漂洗过程中可用底片曝光的方法检测背景染色(非特异性标记的多少)作为改善漂洗程序的指针。在35S标记的核酸探针在漂洗液中须加入14mmol/L的β-巯基乙醇(β-mercaptoethanol)或硫代硫酸盐(thiosulphate),以防止35S标记的核酸探针被氧化。总之,如何控制漂洗的严格度从而达到理想的信/噪比无既定方案可循,必须从反复的实践中取得经验。

e)显示(Visualization)

显示又可称为检测系统(Detection system)。根据核酸探针标记物的种类分别进行放射自显影或利用酶检测系统进行不同显色处理。细胞或组织的原位杂交切片在显示后均可进行半定量的测定,如放射自显影可利用人工或计算机辅助的图象分析检测仪(computer–assisted image analysis)检测银粒的数量和分布的差异。非放射性核酸探针杂交的细胞或组织可利用酶检测系统显色,然后利用显微分光光度计或图像分析仪对不同类型和数量的核酸的显色强度进行检测。但利用ISHH做半定量测定必须注意严格控制实验的同一条件,

切片的厚度和核酸的保存量如取材固定的间隔时间等。如为放射自显影,核乳胶膜的厚度与稀释度等必须保持一致。

f)对照实验和ISHH结果的判断

和其它实验方法一样,并非ISHH的任何阳性信号都是特异性的,故必须同时有对照试验以证明其特异性。对照试验的设置须根据核酸探针和靶核苷酸的种类和现有的可能条件去选定。从理论上讲,对照试验设置愈多其靶核苷酸特异性确定愈可靠,但现实是不可能的。因此,在上述对照试验中应任选设至少3~4种用以证实ISHH结果的可靠性。在上述试验中,标明*者为比较可靠的对照试验。①Northern 和 Southern印迹杂交法证明的方式和用Western印迹法检测抗体(蛋白质)的特异性一样,是比较可靠的。②如果具备相当的免疫组化抗血清,可用结合的免疫组织化学和ISHH法从蛋白质(或多肽)水平和转录水平在相邻切片或同一切片中证明同一种多肽和相应mRNA共存于同一细胞中。③预先将切片用 DNA 酶或RNA酶消化,然后用ISHH技术证明丢失的是DNA或RNA。如同免疫组化的吸收试验一样,事先与特异性的cRNA或cDNA进行杂交。再进行ISHH,其结果应为阴性。由于同义RNA 探针和组织内 mRNA序列顺序是相同的,应用其进行ISHH,结果应为阴性。④检测系统的对照如乳胶或酶显色系统也应在无标记探针的情况下进行。 ISHH的最大优点是它的高度特异性,它可测定组织、培养的单个细胞或细胞提取物中的核苷酸含量。应用高敏感度的放射性标记cRNA探针在理想的ISHH的实验条件下检测mR-NA,其敏感度可达到20个mRNA拷贝/每个细胞。由于双链DNA的稳定性,在用ISHH定位DNA时很少发生丢失,降解。在靶核苷酸序列比较伸展的情况如染色体铺片,长于2kb的探针可以应用。因此,其敏感性高到能够出在染色体铺片上,有时甚至在组织切片上的单个基因拷贝。正因为如此,对ISHH结果的解释应持慎重态度,特别是前人未报告过的新发现。因为如前所述,影响ISHH实验结果的因素太多,比如在外科或实验取材后未及时的固定或冷冻可由于组织中mRNA的降解而导致假阴性结果。另外,在各种类型核酸探针进入细胞、组织和各种器官的能力,又叫可接近性(acessiblity)各异。这些诸多因素都将影响ISHH的实验结果。

原位杂交实验步骤

一质粒制备

1质粒的转化和扩增

1.1制备XL1-Blue感受态细菌

1.取400uL XL1-Blue菌种加入到含200ml LB培养基的锥形瓶中,37 ℃、100 rpm培养4h,离心,倒置,以冰冷的0.1 mol/L CaCl_2重悬细菌,冰浴30 min,离心,弃上清,倒置,再加4ml(含15%甘油)冰冷的CaCl2重悬细菌,

分装(200 μ/tube),-80 ℃保存。

2.转化:在冰浴中将1管XL1-Blue感受态菌解冻,将浓度为2ng/μ1的质粒DNA4μ1加入到8Oμ1感受态菌中。

3.轻轻摇匀,冰浴30 min。

4.42 ℃热激9O秒,然后迅速冰浴2 min。

5.加入LB培养液(无氨苄青霉素)0.8ml,在37 ℃,100转/min水浴孵育

60 min。

6.取200μl菌液铺于琼脂板上(涂有X-Gal(20mg/ml)-IPTG(200mg/ml)的

LB-氨苄青霉素50 mg/ml,1μl/ml培养基),待菌液全部被吸收后,倒置平

板于37 ℃培养12-16h。

1.2鉴定和挑选含重组质粒的菌落

1.用无菌牙签挑取单菌落,接种到10 ml含氨苄青霉素的LB培养液的离心管

中,于37 ℃,200转/分培养2h,取1 ml之一Eppendorf离心管,加50μl

10mmol/L EDTA(pH 8.0)。

2.加入50μl新配置的0.2mol/L NaOH、0.5%SDS、20%蔗糖溶液后,振荡

3O秒。

3.在70 ℃温育5 min,然后冷却到室温。

4.加1.5μ14mol/L KCl和0.5μ1含0.4%溴酚兰染液,振荡3O秒后,冰浴5 min。

5. 12000g,4 ℃离以 3 min,以除去细菌碎片。

6.制备1%的琼脂糖凝胶(含EB0.5μg/ml),取50μl上清液加入到样品孔中,其中一孔加入中等分子量DNA Marker。恒压50V,进行电泳。

7.当溴酚兰迁移到凝胶全长的2/3-3/4时,停止电泳,在紫外灯下检查质粒DNA分于量的大小是否与转入质粒相符。

1.3质粒的扩增和纯化

1.用无菌牙签分别挑取单个白色菌落移入含30ml LB-氨苄青霉素(50μg/ml) 培养液的聚丙烯管中,于37 ℃,200转/分培养3h。

2.将菌液转入含70 ml LB-氨苄青霉素培养液的250ml锥形瓶中,37 ℃,200

转/分培养过夜(12-16h),细菌浑浊。

3. 菌液中加入氯霉素液(34mg溶于lml乙醇,100ml菌液加入0.5ml氯霉素

溶液,终浓度为170 μ/ml)。37 ℃,200转/分培养12-16h。

4. 将培养的细菌倒入50ml的离心管中,6000rpm,4 ℃离,th,15 min,沉淀细菌。

5. 弃净上清夜,用2ml预冷的溶液I,悬浮菌体沉淀,剧烈振荡,于室温静置5 min

6. 加入新配制的溶液II 4ml,快速用手晃动10秒,颠倒数次后,于室温静置10 min。

7. 加入预冷的溶液III 3ml,温和振荡l0秒,于冰上静置10 min,出现白色絮状沉淀。8. 6000rpm,4 ℃离心15 min,保留上清。

9.将上清(若带细菌残片,则再次离心)移入另一50ml的离心管中,加入O.6

倍体积的异丙醇混匀,于室温静置10 min。(或-20 ℃4h,或4 ℃过夜,可

便核酸沉淀)

10.12000 rpm,4 ℃离心15 min,回收核酸。小心弃去上清,倒置离心管使残

兼上清液流尽。

11.于室温用70%的乙醇洗涤沉淀物和管壁,室温12000 rpm离心,15 min,

充分弃去乙醇,于室温将离心管倒置在纸巾上,使最后残余的痕量乙醇挥发殆尽。12.用500μl TE(pH8.0)溶解核酸沉淀,转移至1.5 ml Eppendorf管中。

13.加入用冰预冷的5mol/L的LiCl溶液600μl,充分混匀。12000 rpm,4 ℃离心15 min,以沉淀高分子量的RNA。

14.将上清转移到另一1.5 ml Eppendorf管中,加等量异丙醇,充分混匀,于室

温静置10min。

15.12000 rpm,4 ℃离心15 min,回收核酸。小心弃去上清,倒置离心管使残

余上清液流尽。

16.于室温用70%的乙醇洗涤沉淀物和管壁,室温12000 rpm离心,15 min,

充分弃去乙醇,于室温将离心管倒置在纸巾上,使最后残余的痕量乙醇挥发殆尽。

17.400μl含无DNA酶的RNA酶(20μg/ml)的TE缓冲液(pH8.0)溶解沉

淀,将溶液转移到另-1.5 ml Eppendorf管中,室温放置1.5ml Eppendorf

管中30min。

18.加入400μl 13%(v/v)的PEG 8000-NaCl(1.6 mol/L),混匀,4 ℃ 12000 rpm离心5 min以回收质粒DNA,弃去上清。

19.加入400μl TE缓冲液(pH 8.O)溶解沉淀,再分别用等体积的Tris饱和酚、酚:氯仿:异戊醇(25:24:1)、和氯仿各抽提一次。

20.将水相(上清)移入另一1.5ml Eppendorf管中,加入O.1体积(约50μ13M

的醋酸钠(pH 5.2)和2倍体积(大约1 ml)的无水乙醇,充分混匀后于4

℃放置30 min。

21.于4 ℃ 12000 rpm离心5 min回收沉淀的质粒DNA。尽可能弃去上清,敞

开管口,置工作台上使残留的痕量乙醇蒸发殆尽。

22.加入400 μl处于4 ℃的70%乙醇,稍加振荡,漂洗沉淀,4 ℃ 12000 rpm离心2 min。

23.吸去上清,室温敞开管口,直到乙醇完全挥发。

24.用100μl TE缓冲液(pH 8.0)溶解沉淀。

25.取4μl溶液1:100稀释后,测定其OD260、OD280,以确定质粒DNA的

纯度和浓度(OD260/OD280>1.8。OD260/OD280对DNA而言其值大约为

1.8,高于

2.0则可能有RNA污染,低于1.8则有蛋白质污染。;DNA浓度

=OD260 X 0.05 X稀释倍数(μg/μl)。

DNA实验技术:原位杂交实验要求及步骤

原位杂交组织(或细胞)化学(In situ Hybridization Histochemistry,ISHH)简称原位杂交(In Situ 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 1. 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30 min 内固定。 2. 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。 3. 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10 min,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0.2 M HCl处理10 min,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。注意:过度的去污剂处理不仅影响组织的形态结构,而且还会引起靶核酸的丢失。

分子生物学实验室常用仪器及使用方法

实验指导 目录 实验一分子生物学实验室常用仪器及使用方法实验二质粒DNA的提取-碱裂解法 实验三琼脂糖凝胶电泳 实验四限制性内切核酸酶的酶切与鉴定 实验五大肠杆菌感受态细胞的制备及转化 实验六动物组织细胞基因组 DNA提取 实验七 DNA的定量 实验八 PCR基因扩增 实验九琼脂糖凝胶电泳分离与纯化目的DNA 实验十 DNA重组 实验十一动物组织细胞总RNA的提取 实验一分子生物学实验室常用仪器及使用

事实证明,在科学飞速发展的今天,无论从事哪个领域的研究,要想突破,除了有良好的理论基础外,更重要的是依赖于先进的技术和优良的仪器设备以及良好的研究环境。一个标准的分子生物学实验室除了具有一般生物学实验室的常规仪器设备外,还具有一些特殊用途的仪器,这些仪器一般较精密,价格昂贵。下面介绍这些仪器的使用方法和注意事项。 一、冷冻离心机 低温分离技术是分子生物学研究中必不可少的手段。基因片段的分离、酶蛋白的沉淀和回收以及其它生物样品的分离制备实验中都离不开低温离心技术,因此低温冷冻离心机成为分子生物学研究中必备的重要仪器。在国内,有多个厂家生产冷冻离心机,本实验室的高速冷冻离心机为GL-20G-Ⅱ型(上海安亭),落地式。配有角式转头:6×50ml、12×10ml和12×1.5ml。极限转速20000rpm。 1. 安装与调试 离心机应放置在水平坚固的地面上,应至少距离10cm以上且具有良好的通风环境中,周围空气应呈中性,且无导电性灰尘、易燃气体和腐蚀性气体,环境温度应在0~30℃之间,相对湿度小于80%。试转前应先打开盖门,用手盘动转轴,轻巧灵活,无异常现象方可上所用的转头。转子准确到位后打开电源开关,然后用手按住门开关,再按运转键,转动后立即停止,并观察转轴的转向,若逆时针旋转即为正确,机器可投入使用。 2. 操作程序 (1)插上电源,待机指示灯亮;打开电源开关,调速与定时系统的数码管显示的闪烁数字为机器工作转速的出厂设定,温控系统的数码管显示此时离心腔的温度。 (2)设定机器的工作参数,如工作温度,运转时间,工作转速等。 (3)将预先平衡好的样品放置于转头样品架上,关闭机盖。 (4)按控制面板的运转键,离心机开始运转。在预先设定的加速时间内,其运速升至预先设定的值。 (5)在预先设定的运转时间内(不包括减速时间),离心机开始减速,其转速在预先设定的减速时间内降至零。 (6)按控制面板上的停止键,数码管显示dedT,数秒钟后即显示闪烁的转速值,这时机器已准备好下一次工作。 3. 注意事项 (1)离心机应始终处于水平位置,外接电源系统的电压要匹配,并要求有良好的接地线,机器不使用,要拔掉电源插头。

原位杂交原理及具体操作

原位杂交原理及具体操作

原位杂交实验原理与方法 一、目的 本实验的目的是学会原位杂交的使用方法。了解各种原位杂交的基本原理和优缺点。 二、原理 原位杂交组化(简称原位杂交,in situ hybridization histochemistry;ISHH)属于分子杂交的一种,是一种应用标记探针与组织细胞中的待测核酸杂交,再应用标记物相关的检测系统,在核酸原有的位置将其显示出来的一种检测技术。原位杂交的本质就是在一定的温度和离子浓度下,使具有特异序列的单链探针通过碱基互补规则与组织细胞内待测的核酸复性结合而使得组织细胞中的特异性核酸得到定位,并通过探针上所标记的检测系统将其在核酸的原有位置上显示出来。 当然杂交分子的形成并不要求两条单链的碱基顺序完全互补,所以不同来源的核酸单链只要彼此之间有一定程度的互补顺序(即某种程度的同源性)就可以形成杂交双链。 探针的种类按所带标记物可分为同位素标记探针和非同位素标记探针两大类。目前,大多数放

射性标记法是通过酶促反应将标记的基因掺入DNA中,常用的同位素标记物有3H、35S、125I 和32P。同位素标记物虽然有灵敏性高,背底较为清晰等优点,但是由于放射性同位素对人和环境均会造成伤害,近来有被非同位素取代的趋势。非同位素标记物中目前最常用的有生物素、地高辛和荧光素三种。 探针的种类按核酸性质不同又可分为DNA探针、cDNA探针、cRNA探针和合成寡核苷酸探针。cDNA 探针又可分为双链cDNA探针和单链cDNA探针。原位杂交又可分为菌落原位杂交和组织原位杂交。 菌落原位杂交(Colony in situ hybridization)菌落原位杂交是将细菌从培养平板转移到硝酸 纤维素滤膜上,然后将滤膜上的菌落裂菌以释出DNA。将NDA烘干固定于膜上与32P标记的探针杂交,放射自显影检测菌落杂交信号,并与平板上的菌落对位。 组织原位杂交(Tissue in situ hybridization)组织原位杂交简称原位杂交,指组织或细胞的原位杂交,它与菌落的原位杂交不同。菌落原位杂交需裂解细菌释出DNA,然后进行杂交。而原位

微生物实验操作步骤

微生物试验操作步骤 1.前期准备工作(红色字体需要购买) 10ml离心管(80管)、培养皿(预实验36板,正式试验648板,共计684板)、EP管(预实验36管,正式试验108管,144管)、枪头(5ml、1ml、200ul)、生理盐水现配现用(0.85)2.,灭菌处理 将离心管、枪头、生理盐水、培养基放入高压灭菌锅中灭菌处理后待用。 3.制备不同梯度的样品溶液 预实验 a.梯度稀释试验前一天晚上取置于-80℃盲肠食糜样品于4℃冰箱融化,将需要用到的离心管和EP管分别编号待用。试验期间取盲肠食糜0.5~1g于灭菌后的10ml离心管中,按1:10比例加入生理盐水,制成10-1浓度的样品溶液。然后取0.5ml10-1浓度的样品溶液于下一离心管,按1:10比例加入生理盐水,制成10-2浓度的样品溶液。然后然后取0.1ml10-2浓度的样品溶液于EP管中,按1:1010-3比例加入生理盐水,制成10-3浓度的样品溶液。然后依次如上分别配制10-4、10-5、10-6、10-7、10-8样品溶液。每一次取样前离心管和EP管都要在微型振荡器上震荡混匀。 b.接种和培养:按照平板涂布法进行。分别取各稀释管溶液100μl接种到选择性培养基,大肠杆菌选择性培养基置普通培养箱,37℃培养24h。乳酸菌选择性培养基置5%CO2培养箱,37℃培养48h。双歧杆菌选择性培养基置厌氧发酵罐内,37℃培养48h。沙门氏菌选择性培养基置普通培养箱,37℃培养24h。 c. 微生物计数与鉴定:采用常规微生物平板菌落计数法,选择长有30-300个菌落的平板较为合适,用每克肠道内容物中细菌个数的对数表示( 1gCFU /g) 正式试验 按照预实验操作步骤及适宜梯度进行试验。 4.培养基 总需氧菌营养琼脂(NA)34567 乳酸菌MRS琼脂碱性厌氧234567 双歧杆菌BL琼脂厌氧234567产气袋 大肠杆菌麦康凯需氧234567 沙门氏菌XLD 需氧2345

原位杂交实验操作步骤

原位杂交实验操作步骤 一质粒制备 1质粒的转化和扩增 1.1制备XL1-Blue感受态细菌 1.取400uLXL1-Blue菌种加入到含200mlLB培养基的锥形瓶中,37℃、100rpm 培养4h,离心,倒置,以冰冷的0.1mol/LCaCl_2重悬细菌,冰浴30min,离心,弃上清,倒置,再加4ml(含15%甘油)冰冷的CaCl2重悬细菌,分装(200μ/tube),-80℃保存。 2.转化:在冰浴中将1管XL1-Blue感受态菌解冻,将浓度为2ng/μ1的质粒DNA4μ1加入到8Oμ1感受态菌中。 3.轻轻摇匀,冰浴30min。 4.42℃热激9O秒,然后迅速冰浴2min。 5.加入LB培养液(无氨苄青霉素)0.8ml,在37℃,100转/min水浴孵育60min。 6.取200μl菌液铺于琼脂板上(涂有X-Gal(20mg/ml)-IPTG(200mg/ml)的LB-氨苄青霉素50mg/ml,1μl/ml培养基),待菌液全部被吸收后,倒置平板于37℃培养12-16h。 1.2鉴定和挑选含重组质粒的菌落 1.用无菌牙签挑取单菌落,接种到10ml含氨苄青霉素的LB培养液的离心管中,于37℃,200转/分培养2h,取1ml之一Eppendorf离心管,加 50μl10mmol/L EDTA(pH8.0)。 2.加入50μl新配置的0.2mol/LNaOH、0.5%SDS、20%蔗糖溶液后,振荡30秒。 3.在70℃温育5min,然后冷却到室温。 4.加1.5μ14mol/LKCl和0.5μ1含0.4%溴酚兰染液,振荡3O秒后,冰浴5min。 5.12000g,4℃离以3min,以除去细菌碎片。 6.制备1%的琼脂糖凝胶(含EB0.5μg/ml),取50μl上清液加入到样品孔中,其中一孔加入中等分子量DNAMarker。恒压50V,进行电泳。 7.当溴酚兰迁移到凝胶全长的2/3-3/4时,停止电泳,在紫外灯下检查质粒DNA 分于量的大小是否与转入质粒相符。

生物实验操作步骤

生物实验操作步骤 一、安装显微镜和对光: A 、操作步骤: 1.一手握住镜臂,一手托住镜座,把显微镜轻轻地放在实验台上,镜臂靠近身体略偏左,镜座距实验台边缘约5厘米。安装好目镜和物镜。 2.转动转换器,使低倍物镜对准通光孔。转动遮光器,使最大的光圈对准通光孔。 3、左眼注视目镜内,同时双手转动反光镜(光强用使用平面镜、光弱使用凹面镜),使光线反射到镜筒里,直到整个视野呈雪白色为止。 4.整理复位:把显微镜的外表擦拭干净。取下镜头放入镜盒内,并将镜筒缓缓下降到最低处。最后把显微镜放进镜箱里,放回原处。 B 、去年考卷: C 、评分标准: (1)安装好物镜和目镜(1分) (2)能将显微镜对好光观察(2分) 记录:雪白色或亮白色(1分) (3)整理器材(1分) 二、制作并观察洋葱鳞片叶临时玻片标本: A 、操作步骤: 1、用干净的纱布把载玻片和盖玻片擦干净。 2、用滴管在载玻片中央滴一滴清水。 3、用刀片在洋葱内表面划一个“井”字,用镊子撕下表皮,然后把它放在载玻片中央的水滴中,用解剖针轻轻地将其展平; 4、用镊子夹起盖玻片,使其一边接触载玻片上面的液滴,然后缓缓地盖在液滴上,盖片时要防止装片上出现气泡; 5、在载玻片的一侧滴一滴碘液,在另一侧用吸水纸吸引,重复几次,使染液浸润到整个标本; 6、安装显微镜和对光; 7、将制作的装片安放在显微镜的载物台上,然后将镜筒缓缓下降直到物镜接近玻片; 8、用左眼注视目镜,调节粗准焦螺旋使镜筒缓缓上升,直到在视野中看到细胞图像,然后旋转细准焦螺旋,使物像更清晰; 9、移动装片,在视野中找到一个完整的细胞进行仔细观察; 10、整理复位:取下玻片标本,平移方式(防止折断盖玻片)取下盖玻片并连同载玻片一起放回原处。取下镜头放入镜盒内,将镜筒下降到最低处,然后把显微镜放进镜箱里。把其他废弃物放入垃圾桶并把实验桌抹干净。 B 、去年考卷: C 、评分标准: (1)用纱布将载玻片、盖玻片擦拭干净(1分) (2)在载玻片中央滴一滴清水(1分) (3)用刀片切取一块洋葱鳞片叶,用镊子撕取鳞片叶的内表皮置于载玻片上清水中并用解剖针将表皮展平,盖上盖玻片(1分) (4)将一滴碘液滴在盖玻片的一侧,用吸水纸从对侧引流使碘液扩散到整个标本(1分) (5)将制作好的临时装片放在显微镜下观察(1分) 记录:气泡(1分) 细胞核(1分) 细准焦螺旋(1分) 左上方(1分) (6)整理器材(1分) 三、制作并观察口腔上皮细胞临时玻片标本: A 、操作步骤: 1、用干净的纱布把载玻片和盖玻片擦干净; 2、用滴管在载玻片中央滴一滴生理盐水; 3、用清水漱口,清除口腔中食物碎屑,用消毒牙签粗的一端在口腔侧壁上轻轻刮几下; 4、将牙签上附着的碎屑放在载玻片的生理盐水中涂抹几下; 用镊子夹起盖玻片让一侧先接触生理盐水在轻轻放平,避免出现 。 你观察到的细胞内染色最深的结构是 如果想让物像更清晰,应转动 。如果物像在视野的左上方,应将玻片标本向 移动,才能使物像移到视野中间。

原位杂交操作流程

原位杂交操作流程 1、使用地高辛标记的核酸探针进行石蜡切片的RNA原位杂交第一天 1)二甲苯于37℃脱蜡2次,每次15分钟; 2)无水乙醇浸泡2次,每次3分钟; 3) 95%乙醇浸泡2次,每次3分钟; 4) PBS清洗3分钟; 5) 2%焦碳酸二乙酯室温下浸泡10分钟; 6) PBS清洗10分钟; 7)加入胃蛋白酶25ul/ml,37℃孵育15分钟; 8) PBS清洗2次,每次3分钟; 9) 0.2N的HCl孵育30分钟; 10)PBS清洗2次,每次3分钟; 11)0.25%无水乙酸和0.1M三乙醇胺孵育10分钟; 12)PBS清洗2次,每次5分钟; 13)预杂交缓冲液孵育30分钟; 14)准备核酸探针混合物:使用预杂交缓冲液稀释探针,85℃加热5分钟,置于冰块中10分钟; 15)杂交;第二天 16)将玻片置于SSC中2次,每次5分钟以去除封片; 17)PBS清洗3分钟; 18)RNA酶A溶液中(或0.1-1ng/mlPBS中),37℃孵育30分钟; 19)PBS清洗5分钟; 20)室温,2×SSC清洗10分钟; 21)37℃,1×SSC清洗10分钟; 22)37℃,0.5×SSC清洗10分钟; 23)缓冲液A孵育10分钟; 24)缓冲液A(1%正常绵羊血清和0.03%三重氢核X-100)孵育30分钟; 25)加入抗地高辛抗体(1/200的上述缓冲液,来自Boehringer Mannheim),37℃孵育3 小时; 26)缓冲液A清洗2次,每次10分钟; 27)缓冲液B清洗2次,每次5分钟; 28)制成NBT/BCIP暗处保存30-60分钟,显微镜下进行观察,如果背景尚佳,显色时间可延长到16小时;29)停止缓冲液B的反应,用水进行简单的清洗; 30)固红,脱水以及封片进行核的复染。 2、使用地高辛标记的寡核苷酸探针进行石蜡切片的原位DNA杂交第一天 1)二甲苯于37℃脱蜡2次,每次15分钟; 2)无水乙醇浸泡2次,每次5分钟; 3) 95%乙醇浸泡2次,每次5分钟; 4) PBS清洗5分钟; 5) 2%焦碳酸二乙酯室温下浸泡10分钟; 6) PBS清洗5分钟; 7)加入胃蛋白酶25ul/ml,37℃孵育10分钟; 8) PBS清洗2次,每次5分钟; 9) 0.2N的HCl孵育30分钟; 10)PBS清洗2次,每次5分钟; 11)0.25%无水乙酸和0.1M三乙醇胺孵育10分钟;

原位杂交技术步骤

1.For each probe (control and experimental), set up a separate 100-ml PCR in a 0.5-ml sterile tube, as tabulated below. Either.cDNA inserted in plasmids or genomic DNA can be used as templates for the PCR (see REAGENT SETUP for details on primer design). 每个探针(实验组和对照组),在0.5 -ml无菌管设立一个独立的100毫升PCR,正如下面的表。另外。互补脱氧核糖核酸插入到基因组DNA质体或可用作模板PCR(见试剂设置有关底漆设计)。 **注意关键: 1.很多版本的实验反义核酸探针可以作为一种控制背景染色(见试剂设置)。然而,我们相信最好的方法来演示特异性是获取相同的空间限制表达模式使用不同的非重叠探测器相同的基因。 2.小心不要污染pcr.使用无菌试管和过滤器的技巧和戴手套 3.另外,PCR扩增,cDNAs质粒中可以使用约束线性化酶,独特的站点位于5¢(反义核酸探针)或3¢(对感官探测)来插入。净化的线性DNA可以通过苯酚/氯仿萃取乙醇沉淀紧随其后。 2| Run the PCR using the conditions tabulated below. 使用下面列出的条件运行PCR **暂停点:把扩增好的pcr产品放4℃降温和在-20℃贮藏几个星期。 3| Add the 100-ml PCR to a Microcon YM-50 column and add 400 ml of sterile water. Centrifuge for 15–20 min at 1,000 g at room temperature. 加入100毫升PCR到Microcon YM-50列并加入400毫升的无菌水。在室温下1000g离心15 - 20分钟。 **注意关键:膜应该是干的。如果没有再离心 4|Place the Microcon column into a new microfuge tube (provided in the kit), add 20ml of sterile water, vortex briefly and then turn the Microcon column upside down. Spin for 1 min at 1,000 g at room temperature to recover the DNA. 把小层析柱放在一个新的离心管(在这个工具包中提供),增加20毫升的无菌水、短暂离心,然后颠倒层析柱。自旋1分钟1000 g在室温下恢复了DNA **注意关键:离心的步骤应该快速。离心机1分钟只是为了避免样本太干。 5|Check the quality, quantity and size of the PCR amplification product by loading 1/20 of the preparation on a 1% (wt/vol) agarose gel in 1 TBE buffer. DNA should appear as a band and not as a smear. The 1/20 of the preparation should contain at least 40 ng of DNA. 通过装载1/20的稀释液在1*的TBE buffer缓冲液中的1% (wt/vol)的琼脂糖凝胶检查PCR的扩增产物的质量

原位杂交的方法

原位杂交 1 探针的设计与合成 1)根据实验室已有的p8基因cDNA全长序列,用premier primer5.0设计引物p81和p82, 以卤虫cDNA为模板,PCR扩增得到346bp的产物,用Takara胶回收试剂盒回收纯化。引物编号引物序列长度 p81 TGCGGACGAAACAGGAAG 18 bp p82 GCTCAAACAGTGA TGCCAGT 20 bp 2)目的片段克隆 a. 在无菌离心管中加入连接载体的各种成分,载体与片段的摩尔比控制在1:3-1:8,根据凝胶电泳检测后的浓度及载体与片段分子大小来计算摩尔比。加入成分及比例如下: 目的PCR片段 5 μl pGM-T载体(约50ng/uL) 1 μl 10×T4 DNA Ligation Buffer 1 μl T4 DNA Ligase(3U/uL) 1 μl 无菌去离子水 3 μl 总体积10 μl b. 轻轻弹动离心管以混合内容物,短暂离心。置于PCR仪中16℃过夜连接,反应结束后将离心管置于冰上。 c. 向铺好的含有氨苄青霉素的固体平板表面加入16 μl的IPTG(50mg/ml)、40 μl的X-gal (20mg/ml),使用无菌的弯头玻璃棒将其均匀的涂开,避光置于37℃培养箱1-3小时,使溶解X-gal的二甲基甲酰挥发干净。 d. 将10 μl的连接产物加到100 μl DH5 感受态细胞中,轻弹混匀,冰浴半小时,将离心管置于42℃水浴90秒,取出管后立即置于冰浴上放置2-3分钟,其间不要摇动离心管。向离心管加入500 μl 37℃预热的LB(不含抗生素)培养基,150rpm摇床37℃振荡培养45分钟。目的是使质粒上相关的抗性标记基因表达,使菌体复苏。将菌液于4000g下离心10分钟,去掉上清,加入100 μl培养液重溶并加入到配制好的LB固体培养基上,用无菌的弯头玻璃棒轻轻将细胞均匀涂开。待平板表面干燥后,倒置平板,37℃培养12-16小时。 e. 挑取白色菌落直接进行PCR检测,筛选转化子。 f. 将转化子接种于LB液体培养基中培养24小时,吸取1mL菌液送至大连宝生物公司进行序列测序。 3)重组质粒的线性化 取6 μl以测序的重组质粒,选取NcoI内切酶37℃酶切4h。酶切反应体系为20 μl: 质粒 6 μl 10xK Buffer 2 μl NcoI酶 1 μl 0.1% BSA 2 μl 灭菌水9 μl 终体积20 μl 取酶切前后的质粒各4 μl,经1%琼脂糖电泳检测,确认酶切完全,将酶切产物用Takara胶回收试剂盒回收纯化,作为探针合成的模板。 4)探针合成 按罗氏DIG RNA Labeling Kit (SP6/T7)试剂盒使用指南,标记反义RNA探针。 使用的所有试剂和器皿均经去RNase处理,合成方法如下:先准备反应体系。冰上向RNase-Free的微离心管中顺序加入下列试剂:

原位杂交技术的操作详解及小贴士

原位杂交技术的操作详解及小贴士 原位杂交技术应用于染色体、细胞和组织切片等样品中进行核酸特异性检测,与免疫组化技术的结合应用,能将DNA、mRNA和蛋白水平上的基因活性与样品的显微拓扑信息结合起来。1969年Pardue和Gall将放射性标记的探针直接应用于纯化核酸的杂交,此后得益于分子克隆技术的发展,及不同探针标记系统和检测系统的应用,大大增加了原位杂交检测的应用灵活性和检测灵敏度。 多种探针标记检测系统 基于地高辛、生物素和荧光标记分子的标记和检测系统是常见的原位杂交检测方法。 荧光标记检测常为直接探针标记方法,如在dUTP/UTP/ddUTP上连接Fluorescein后进行核酸标记。由于标记在核酸上的荧光分子必须经受杂交和洗脱过程中的考验,以及荧光分子易于衰减,其检测灵敏度受到一定的影响。但对荧光分子的直接检测呈现的背景较低。 间接标记的方法中应用了报告分子标记的探针,报告分子通过亲和酶促的方法进行显色。常用的报告分子如地高辛,生物素。结合地高辛抗体或链霉亲和素上耦联的酶系统进行间接的底物反应检测。地高辛标记核酸的历史可追溯到1987年,由于地高辛是洋地黄的花和叶中特有的成分,检测时使用的地高辛抗体不会结合于其他的生物分子。这是相较于生物素标记系统的优势。地高辛抗体上可耦联碱性磷酸酶、过氧化酶,及荧光分子和胶体金等,根据不同的应用需求,呈现高信噪比的核酸检测结果。但需注意,由于引入了免疫检测反应,在放大检测灵敏度的同时,应注意样品内源性酶的灭活,以降低检测背景。 通过不同标记方法的联合应用,还可在同一样本中实现染色体不同区域或细

胞样本中不同RNA序列的多重检测。 原位杂交中探针的选择 DNA探针、RNA探针和寡核苷酸探针均能通过不同的酶促分子反应进行标记。寡核苷酸探针的长度较短,因此避免了探针内部退火的问题,在杂交时的渗透能力也更好,探针与靶标的接触这是影响原位杂交是否成功的重要因素之一。DNA 探针、RNA探针在合成时需要控制探针片段长度,通常300-1000bp左右,能覆盖到较长片段的靶核酸序列,增加检测的灵敏度。 就DNA探针和RNA探针的比较,DNA探针在杂交过程中会出现探针双链之间退火的可能,也更倾向于在溶液中形成大分子的探针聚合体,从而影响其渗透能力。而RNA 探针的应用,将提高DNA-RNA杂交子的热稳定性。 Tips:RNA探针因其单链、高分子结合力、可适应高温杂交的特性,其检测特异性和灵敏度均优于DNA探针。常用的RNA探针标记方法为构建质粒后进行转率合成。通过PCR扩增的方法,可以更方便地进行RNA探针的制备;RNA探针合成后,还需验证其对目标片段检测的灵敏度和特异性。具体实验流程和注意事项可参考技术文章:A Method for High Quality Digoxigenin-Labeled RNA Probes for In Situ Hybridization 原位杂交检测步骤 原位杂交涉及的步骤:玻片的准备和样品固定,细胞或组织的预渗透处理,靶DNA变性(DNA原位杂交),探针制备,原位杂交过程,杂交后洗涤,探针(显色)检测。 1. 玻片的准备和样品固定 对于染色体涂片,1:1的乙醇/醚处理的载玻片已能符合要求。对于组织切片的原位杂交,为了在实验过程中不丢失组织样品,可使用多聚赖氨酸或铬矾

原位杂交实验操作步骤

原位杂交实验操作步骤 撰写人:范为民 一、实验原理 原位杂交是指借助于核酸分子杂交的方法,在显微镜水平检测和定位特异的核苷酸片段。现在原位杂交已经成为在分子水平研究肿瘤和遗传性疾病的发生,发展和调控等根本性问题的有力工具。 二、试剂盒 本实验室常用的原位杂交试剂盒是博士德公司生产的敏感加强型原位杂交检测试剂盒,此试剂盒分为两种,一种为过氧化物酶(POD)检测(MK1030型),一种为碱性磷酸酶(AP)检测系统(MK1032型),用于mRNA的杂交。过氧化物酶(POD)检测的最终信号为棕黄色,而碱性磷酸酶(AP)检测的信号为紫色,因后者信号比较突出,所以一般采用后一种检测方法。两种检测方法的实验步骤相差不多,所用洗脱缓冲液也大同小异。用于杂交的探针也可以分为两种,一种是DNA探针,即是用DNA与组织中的mRNA杂交,另一种是RNA 探针,即用RNA与组织中的mRNA杂交。DNA探针处理操作简单,但杂交信号一般不如RNA探针强烈,所以条件允许的话一般采用RNA探针。下面先介绍碱性磷酸酶(AP)检测试剂盒,采用RNA作为探针的操作步骤。 三、实验步骤 原位杂交实验主要包括三大部分,即组织冰冻切片、RNA探针标记、原位杂交三部分。 (一)组织冰冻切片 1. 实验准备 (1)原位杂交专用载玻片:用多聚赖氨酸处理后的载玻片,使切片紧密粘附在玻片上,可以用于后面的洗脱。一般一张载玻片上可以贴至多十张切片(可以是不同组织的切片),所以需要玻片的数目需要根据实验的要求而定。这种专用载玻片可以从中杉金桥公司购买,目前价格是每片2.2元,玻片有一面的一端是毛玻璃,用于标记组织名称等,切片应该贴在此面,切勿贴到反面。 (2)缓冲液配备 1.1器具准备 剪刀、镊子各三把,开壳钳一把,100ml量筒一个,磁力搅拌子一个;100ml试剂瓶一个,250ml试剂瓶三个。以上器具均洗净后置于180摄氏度以上烘烤6小时以上。铅笔、显微镜、冰、吸水纸、一次性塑料手套等。 1.2 溶液配制 0.1M PB缓冲液:Na2HPO4?12H2O 5.8021g,NaH2PO4?2 H2O 0.5928 g,加入200ml ddH2O溶解于之前准备的250ml试剂瓶中,再加入200ūl DEPC,充分摇匀后过夜,高压灭菌。以上溶液配制两份,其中一份瓶中放入磁力搅拌子。

初中生物实验操作步骤

实验名称:观察植物细胞 1、用洁净的纱布把载玻片和盖玻片擦拭干净 2、把载玻片放在试验台上,用滴管在载玻片的中央滴一滴清水。 3、①用镊子从洋葱鳞片叶内侧撕取一小块透明薄膜内表皮。②把撕下的内表皮浸入载玻片的水滴中,用镊子把它展平。 4、用镊子夹起盖玻片,使它的一边先接触载玻片上的水滴,然后缓缓地放下,盖在要观察的材料上。 5、把一滴稀碘液滴在盖玻片的一侧。染 6、用吸水纸从盖玻片的另一侧吸引,使染液浸润标本的全部。 观察人的口腔上皮细胞 1、用干净的纱布把载玻片和盖玻片擦拭干净。 2、把载玻片放在实验台上,用滴管在载玻片的中央滴一滴生理盐水 3、用凉开水把口漱净。用消毒牙签从口腔侧壁处轻轻刮几下,牙签上就附着了一些碎屑。把牙签放在载玻片的生理盐水滴中均匀地涂抹几下。 4、用镊子夹起盖玻片,使它的一侧先接触载玻片上的液滴,然后缓缓放平。 5、在盖玻片的一侧滴加稀碘液(染),另一侧用吸水纸吸引,使染液浸润到标本的全部。 观察鸡卵的结构 1.取一个鸡卵,观察其外部形态。(放大镜,气孔) 2.将鸡卵的钝段轻轻敲出裂纹,将碎裂的卵壳连同紧贴壳的膜除去,观察鸡卵的气室。(镊子,卵壳,外卵壳膜和气室) 3.用剪刀将气室下的内卵壳膜剪破。(剪刀) 4.将卵壳膜内的卵白和卵黄转移到培养皿中,卵黄完整。(培养皿) 5.观察鸡卵的结构。若未见胚盘,可用镊子夹起细系带把卵黄轻轻翻转。 观察种子的结构 1.观察菜豆种子的结构 ⑴取一粒浸软的菜豆种子,观察它的外形[来源:学|科|网Z|X|X|K] ⑵剥去种子最外面的一层薄皮-------种皮,分开合拢着的两片子叶。 ⑶用放大镜仔细观察子叶.胚根.胚轴和胚芽,看看它们各有什么特点? 2观察玉米种子的结构 ⑵一粒浸软的玉米种子,观察它的外形。 ⑵用刀片将这粒种子从中央纵向剖开。 剖面上滴一滴碘液,在用放大镜仔细观察被碘液染成蓝色的胚乳以及未被染成蓝色的果皮和种皮,胚芽,胚根,胚轴和子叶,看看它们各有什么特点? 测定某种食物中的能量 1.取一只锥形瓶(50毫升),量筒量取30毫升水注入其中,再将它固定在铁架台上。 2.再锥形瓶里放入一支温度计(温度计下端要浸入水中,但不要接触锥形瓶的瓶底) 3.参照右图安装好试验装置,并测定水温。 4.称出一粒干燥花生种子的质量,将这粒种子放倒火焰上点燃, 5.将刚刚燃烧的花生种子尽快放倒锥形瓶底部。待这粒花生种子完全燃烧后,测量水温。 6.计算:Q=CM△T=30×4.2×(t2-t1)(把测量的温度代入,得出数据)

生物实验操作步骤

生物 一、A类实验操作练习题 1.用显微镜观察洋葱鳞片叶表皮细胞 实验器材及设置:显微镜、载玻片、盖玻片、吸水纸、纱布、滴管、单面刀片、镊子、清水、稀碘液、解剖针、小块木板、洋葱鳞片叶、擦镜纸(备用)。 [附]显微镜状态:目镜已安装好,最大光圈对准通光孔,转换器上两个物镜位于通光孔两侧,呈外八字形,镜筒降到最低处。 实验要求:(1)制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片; (2)用显微镜观察洋葱鳞片叶表皮细胞。 方法步骤: (一)、制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片 1. 准备用洁净的纱布把载玻片和盖玻片擦拭干净;用滴管在载玻片中央滴1-2滴清水。 2. 取材用刀片切取一块洋葱鳞片叶(大约0.5cm2),用镊子撕取洋葱鳞片叶的内表皮;把撕取的表皮浸入载玻片上的水滴中,并展平。 3.盖盖玻片用镊子夹起盖玻片,使它的一边先接触载玻片上

的水滴,然后缓缓地放下,盖在要观察的材料上。 4.染色把一滴碘液滴在盖玻片的一侧,用吸水纸从盖玻片的另一侧吸引,使染液浸润标本全部。 (二)、用显微镜观察洋葱鳞片叶表皮细胞 1.取镜与安放一手握镜臂,一手托镜座,把显微镜放在实验台中央略偏左,距实验台边缘约7cm。 2.对光上升镜筒,转动转换器,使低倍物镜对准通光孔;一只眼注视目镜,另一只眼睁开,同时转动反光镜,使视野明亮。 3.安放玻片将玻片轻放载物台上,标本正对通光孔的中心,用压片夹压住玻片的两端。 4.调焦双手转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓下降,同时眼睛从侧面看着物镜下降,直到物镜接近玻片;一只眼注视目镜,同时转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓上升至视野中出现物像,微调细准焦螺旋使物像清晰。 5.观察移动玻片,将物像移到视野中央,在低倍镜下观察洋葱鳞片叶表皮细胞。 2.用显微镜观察人的口腔上皮细胞 实验器材及设置:显微镜、载玻片、盖玻片、吸水纸、纱布、滴

2017年河南省理化生实验生物实验练习题操作步骤及评分标准

2017年河南省理化生实验生物实验练习题操作步骤及评分标准

生物:A类实验题 1、生物实验题:用显微镜观察洋葱鳞片叶表皮细胞(16分) 实验器材:显微镜(目镜已安装好,最大光圈对准通光孔,转换器上两个物镜位于通光孔两侧,呈外八字形,镜筒降到最低处)、载玻片、盖玻片、吸水纸、纱布、滴管、单面刀片、镊子、解剖针、清水、稀碘液、小块木板、洋葱鳞片叶、污物杯、擦镜纸(备用)。 评分要点分值扣分 (1)准备和取材用洁净的纱布把载玻片和盖玻片擦拭干净(不擦拭扣2分);用滴管在载 玻片中央滴1-2滴清水(不滴或滴错溶液扣2分);用刀片切取一块洋葱鳞 片叶或用刀片在洋葱鳞片叶上划“井”字(大约0.5cm2)(在小木块上进 行),用镊子撕取洋葱鳞片叶的内表皮;把撕取的表皮浸入载玻片上的水滴 中,并展平。 4 (2)盖盖玻片用镊子夹起盖玻片,使它的一边先接触载玻片上的液滴,然后缓缓地放下, 盖在要观察的材料上(盖玻片平放扣2分)。 2 (3)染色把1-2滴碘液滴在盖玻片的一侧,用吸水纸从盖玻片的另一侧吸引,使染 液浸润标本的全部(不染色或方法错误扣2分)。 2 (4)取镜与安放一手握镜臂,一手托镜座,把显微镜放在实验台上,距实验台边缘约7cm (单手取镜扣2分)。 2 (5)对光上升镜筒,转动转换器,使低倍物镜对准通光孔(扳物镜转动或用高倍镜 对光均扣2分);一只眼注视目镜,另一只眼睁开,同时转动反光镜,使视 野明亮。 2 (6)安放玻片 并调焦 将玻片正面朝上轻放载物台上,标本正对通光孔的中心,用压片夹压住玻 片的两端;转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓下降,同时眼睛从侧面看着物镜 下降,直到物镜镜头接近玻片(眼睛不从侧面看着物镜或玻片被压碎均扣 2分);一只眼注视目镜,同时转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓上升至视野中 出现物像,微调细准焦螺旋使物像清晰。 2 (7)观察移动玻片,将物像移到视野中央,在低倍镜下观察洋葱鳞片叶表皮细胞(看 不到洋葱表皮细胞物像的扣2分)。 2 2、生物实验题:用显微镜观察人的口腔上皮细胞(16分) 实验器材:显微镜(目镜已安装好,最大光圈对准通光孔,转换器上两个物镜位于通光孔两侧,呈外八字形,镜筒降到最低处)、载玻片、盖玻片、吸水纸、纱布、滴管、镊子、消毒牙签(一端尖,一端钝)、一次性杯子、生理盐水(0.9%氯化钠溶液)、稀碘液、污物杯、擦镜纸(备用)。 评分要点分值扣分 (1)准备和取材用洁净的纱布把载玻片和盖玻片擦拭干净;用滴管在载玻片中央滴1-2滴清 水(不擦拭扣2分,不滴或滴错溶液扣2分);清水漱口后,用消毒牙签在口 腔内侧壁上轻轻刮几下(刮牙缝处的扣一分),把牙签上附有碎屑的一端,放 在载玻片上的生理盐水中涂抹几下 4 (2)盖盖玻片用镊子夹起盖玻片,使它的一边先接触载玻片上的液滴,然后缓缓地放下, 盖在要观察的材料上(盖玻片平放或者未用镊子夹盖玻片均扣2分)。 2 (3)染色把1-2滴碘液滴在盖玻片的一侧,用吸水纸从盖玻片的另一侧吸引,使染液 浸润标本的全部(不染色或方法错误扣2分)。 2 (4)取镜与安放一手握镜臂,一手托镜座,把显微镜放在实验台上,距实验台边缘约7cm(单 手取镜扣2分)。 2 (5)对光转动转换器,使低倍物镜对准通光孔(扳物镜转动或用高倍镜对光均扣2分); 一只眼注视目镜,另一只眼睁开,同时转动反光镜,使视野明亮。 2

原位杂交原理及具体操作

原位杂交实验原理与方法 一、目的 本实验的目的是学会原位杂交的使用方法。了解各种原位杂交的基本原理和优缺点。 二、原理 原位杂交组化(简称原位杂交,in situ hybridization histochemistry;ISHH)属于分子杂交的一种,是一种应用标记探针与组织细胞中的待测核酸杂交,再应用标记物相关的检测系统,在核酸原有的位置将其显示出来的一种检测技术。原位杂交的本质就是在一定的温度和离子浓度下,使具有特异序列的单链探针通过碱基互补规则与组织细胞内待测的核酸复性结合而使得组织细胞中的特异性核酸得到定位,并通过探针上所标记的检测系统将其在核酸的原有位置上显示出来。 当然杂交分子的形成并不要求两条单链的碱基顺序完全互补,所以不同来源的核酸单链只要彼此之间有一定程度的互补顺序(即某种程度的同源性)就可以形成杂交双链。 探针的种类按所带标记物可分为同位素标记探针和非同位素标记探针两大类。目前,大多数放射性标记法是通过酶促反应将标记的基因掺入DNA中,常用的同位素标记物有3H、35S、125I和32P。同位素标记物虽然有灵敏性高,背底较为清晰等优点,但是由于放射性同位素对人和环境均会造成伤害,近来有被非同位素取代的趋势。非同位素标记物中目前最常用的有生物素、地高辛和荧光素三种。 探针的种类按核酸性质不同又可分为DNA探针、cDNA探针、cRNA探针和合成寡核苷酸探针。cDNA探针又可分为双链cDNA探针和单链cDNA探针。 原位杂交又可分为菌落原位杂交和组织原位杂交。 菌落原位杂交(Colony in situ hybridization)菌落原位杂交是将细菌从培养平板转移到硝酸纤维素滤膜上,然后将滤膜上的菌落裂菌以释出DNA。将NDA烘干固定于膜上与32P 标记的探针杂交,放射自显影检测菌落杂交信号,并与平板上的菌落对位。 组织原位杂交(Tissue in situ hybridization)组织原位杂交简称原位杂交,指组织或细胞的原位杂交,它与菌落的原位杂交不同。菌落原位杂交需裂解细菌释出DNA,然后进行杂交。而原位杂交是经适当处理后,使细胞通透性增加,让探针进入细胞内与DNA或RNA 杂交。 (一)探针的选择 根据不同的杂交实验要求,应选择不同的核酸探针。在大多数情况下,可以选择克隆的DNA 或cDNA双链探针。但是在有些情况下,必须选用其它类型的探针如寡核苷酸探针和RNA探针。例如,在检测靶序列上的单个碱基改变时应选用寡核苷酸探针,在检测单链靶序列时应选用与其互补的DNA单链探针(通过克隆人M13噬菌体DNA获得)或RNA探针,寡核苷酸探针也可。长的双链DNA探针特异性较强,适宜检测复杂的靶核苷酸序列和病原体,但不适宜于组织原位杂交,因为它不易透过细胞膜进入胞内或核内。在这种情况下,寡核苷酸探针和短的PCR标记探针(80~150bp)具有较大的优越性。 在选用探针时经常会受到可利用探针种类的限制。如在建立DNA文库时,手头没有筛选特定基因的克隆探针,这时就可用寡核苷酸探针来代替。但必须首先纯化该基因的编码蛋白,并测定6个以上的末端氨基酸序列,通过反推的核苷酸序列合成一套寡核苷酸探针。如果已有其它动物的同种基因克隆,因为人类和动物间在同一基因的核苷酸顺序上存在较高的同源性,因此可利用已鉴定的动物基因作探针来筛选人类基因克隆。对于基因核苷酸序列背景清楚而无法获得克隆探针时,可采用PCR方法扩增某段基因序列,并克隆人合适的质粒载体中,

原位杂交

原位杂交技术(ISHH) 一、核酸分子杂交技术 原理是利用核酸分子单链之间有互补的碱基顺序,通过碱基对之间非共价键的形成,出现稳定的双链区,形成杂交的双链。按其作用方式可大致分为两种: 液相杂交——指参加反应的两条核酸链都游离在溶液中;有吸附杂交、发光液相杂交、液相夹心杂交和复性速率液相分子杂交等; 固相杂交——将参加反应的一条核酸链固定在固体的支持物上常用的有硝酸纤维素滤膜,其它如尼龙膜、乳胶颗粒和微孔板等),另一条参加反应的核酸链游离在溶液中。 有菌落原位杂交、斑点杂交法(Dot blot)、Southern印迹杂交(Southern blot)、Northern印迹杂交(Northern blot)和组织原位杂交(Tissue in situ hybridization),即原位杂交组织(或细胞)化学技术。 二、原位杂交组织化学技术由来 菌落杂交是将细菌裂解释放出DNA,然后进行杂交。 Southern印迹杂交法是以鉴定DNA中某一特定的基因片段。 Norhtern印迹杂交法是用以检测某一特定的RNA片段的。它们都只能证明该病原体、细胞或组织中是否存在待测的核酸而不能证明该核酸分子在细胞或组织中存在的部位。 原位杂交可以显示该核酸分子在细胞或组织中存在的部位。 核酸探针根据标记方法的不同可分为放射性探针(如同位素标记的探针)和非放射性探针两类。由于同位素标记探针具有放射性既污染环境,又对人体有害,且受半衰期限制等缺点,科学工作者们开始探索用非放射性的标记物标记核酸探针进行原位杂交; 荧光素标记cRNA探针做原位杂交,然后用荧光显微镜观察获得成功。 2,4二硝基苯甲醛(DNP)标记DNA探针,使该DNA探针具有抗原性,然后用兔抗DNP的抗体来识别杂交后的探针,最后经免疫过氧化物酶的方法来定位杂交探针。这两种方法至今仍有采用,但因敏感度不够高,应用不够普遍。 磺基化DNA探针来做细胞或组织原位杂交的方法,其基本原理是使DNA探针的胞嘧啶磺基化,利用单克隆抗体识别磺基化探针,再通过免疫组化方法显示结合的单克隆抗体,从而对杂交结合的探针进行定位。本法的优点是磺基化DAN探针标记简便,不需作缺口平移标记,敏感度也较高。但自生物素和高辛标记探针技术建立后,已有取而代之的趋势。 生物素标记探针技术是Brigat(1983)首先建立的,它利用生物素标记的探针在组织切片上检测了病毒DNA,通过生物素与抗生物素结合,过氧化物酶-抗过氧化物酶显示系统显示病毒DNA在细胞中的定位。生物素标记探针技术目前已被广泛应用,特别是在病毒学和病理学的临床诊断中。这种生物素标记技术又叫酶促生物素标记技术。 地高辛(Digoxigonin)标记技术,和其它非放射性标记物一样,地高辛较放射性标记系统安全,方便、省时间。同时在敏感性和质量控制方面比生物素标记技术要优越,可以检测出人基因组DNA中的单拷贝基因。地高辛标记法显示的颜色为紫蓝色(标记碱性磷酸酶-抗碱性磷酸酶显色系统),有较好的反差背景。 根据探针的核酸性质不同可分为DNA探针、RNA探针、cDNA探针、cRNA探针和寡核苷酸探针等。 DNA探针还有单链DNA(Single stranded, ssDNA)和双链DNA(Double stranded, dsDNA)之分(详见十九章)。早期应用的主要是DNA探针,继之Temin在70年代研究致癌RNA病毒时制备了cDNA探针(complementary DNA),其基本原理是以RNA为模板,经逆转录酶(reverse transcriptase)又称为RNA 指导的DNA聚合酶催化产生的。该酶以RNA为模板,按照RNA的核苷酸顺序合成DNA,这一途径与一般遗传信息流的方向相反,故称逆转录。CDNA是指互补于mRNA的DNA分子。 RNA探针是将特异性的cDNA片段插入含有相当的RNA聚合酶启动子的转录性载体。这类载体包括pSP64和pSP65,它们具有不同的启动子在多克隆位点的各侧。Psp64和pSP65在sP6启动子的多克隆位点的方向是不同的。通过改变外源基因的插入方向或选用不同的RNA聚合酶,可以控制RNA的转录方向,即以哪条DNA链为模反转录RNA。从而可以得到与mRNA同序列的同义RNA探针(Sense probe)和与mRNA互补的反义RNA探针(antisense probe),又称互补RNA探针(complementary RNA probe , cRNA)。通常用同义RNA探针做为反义RNA探针的阴性对照。由于RNA探针是单链分子,所以它与靶序列的杂交反应极高。有报告认为其杂交率高于DNA探针的8倍。 三、位杂交组织化学技术(ISHH)的基本方法 大致步骤:①杂交前准备:固定、取材、玻片和组织的处理,如何增强核酸探针的穿透性、减低背景染色等; ②杂交; ③杂交后处理; ④显示(visual-ization):包括放射性自显影和非放射性标记的显色。

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