荧光原位杂交技术
荧光原位杂交技术的临床应用_概述及说明
荧光原位杂交技术的临床应用概述及说明1. 引言1.1 概述荧光原位杂交技术是一种重要的分子生物学方法，可以通过使用荧光探针与待测DNA序列特异性结合，实现对目标DNA的检测和定位。
该技术的广泛应用使其成为基因诊断、细胞生物学以及遗传学研究的关键工具。
本文将对荧光原位杂交技术进行全面概述，并讨论其在临床诊断和生命科学研究中的重要应用。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行介绍和讨论：首先，我们将简要介绍荧光原位杂交技术的基本原理和相关概念；接着，我们将详细阐述该技术在临床诊断中的应用，包括癌症相关染色体异常的检测与定位、遗传疾病的分子诊断与遗传咨询以及微生物检测和感染性疾病的诊断；然后，我们将探讨该技术在生命科学研究领域中的重要应用，包括基因组和染色体结构分析、基因表达调控机制研究以及细胞核内事件及细胞过程动态观察与实时监测；最后，我们将对荧光原位杂交技术进行总结和评价，并展望其未来发展趋势。
1.3 目的本文的目的是全面概述荧光原位杂交技术的临床应用，并介绍该技术在生命科学研究中的重要性。
通过阐述其基本原理和应用案例，旨在增进读者对该技术的了解，并为相关领域的研究人员提供指导和启示。
同时，我们还将对该技术的优势和局限性进行评价，以便读者更好地理解并运用荧光原位杂交技术。
2. 荧光原位杂交技术概述2.1 原位杂交技术简介荧光原位杂交技术是一种用于分析染色体、基因组和RNA等核酸序列的强有力的方法。
它基于亲和性结合原理，利用荧光标记的探针与待测样品中的靶序列进行特异性杂交，通过可见光或荧光显微镜观察探针与样品是否杂交成功，从而实现对目标序列的定位和检测。
2.2 荧光原位杂交技术的基本原理荧光原位杂交技术主要包括以下几个步骤：首先，利用DNA合成或PCR扩增方法得到所需的荧光标记探针；然后，通过氨基化反应将这些探针连接到具有亲和性活性分子（如尾牙肌动蛋白）上，形成完整的荧光标记探针；接下来，在待测样品上进行脱氧核苷酸（dNTP）逆转录DNA合成反应，并在此过程中引入树酰胺（digoxigenin）－标记或生物素－标记dUTP等标记探针；然后，对样品进行固定处理，并与探针进行杂交，使探针与样品中的互补序列结合；最后，利用可见光或荧光显微镜观察并分析杂交信号，实现对目标序列的检测和定位。
荧光原位杂交技术原理
荧光原位杂交技术原理
荧光原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization，FISH）
是一种用于检测和定位靶标DNA序列的方法。
其原理是利用
荧光标记的DNA探针与靶标DNA特异性结合，通过荧光显
微镜观察细胞核内荧光信号的强度和位置，从而确定目标
DNA序列在细胞核中的位置和数量。
荧光原位杂交技术的步骤包括标记DNA探针、固定细胞样品、使细胞核开放透明化、探针与目标DNA杂交、洗涤去掉无特
异连接的探针、显微镜观察和分析。
在标记DNA探针的过程中，将目标DNA序列特异性引物和
荧光标记的核苷酸引物结合，通过聚合酶链反应使DNA探针
荧光标记。
标记DNA探针可以选择性地与目标DNA序列进
行互补结合。
固定细胞样品后，可以通过化学方法将细胞膜破裂并使细胞核透明化，使DNA探针能够更好地进入细胞核。
随后将标记好
的DNA探针加入样品中，在适当的温度下进行DNA杂交反应。
如果目标DNA序列在细胞核中存在，则DNA探针与目
标DNA序列结合，形成探针-目标DNA复合物。
在杂交反应后，需要进行洗涤步骤以去除无特异连接的DNA
探针。
这样可以提高荧光信号的特异性和强度。
最后，利用荧光显微镜观察样品中的荧光信号。
荧光探针与目标DNA序列结合后会发出特定颜色的荧光信号，可以通过观
察荧光信号的位置和强度来确定目标DNA序列在细胞核中的位置和数量。
荧光原位杂交技术可以应用于医学诊断、基因定位等领域，成为研究细胞遗传学和基因组学的重要工具。
染色体荧光原位杂交技术
因为杂交和分带同步进行效果不佳，有 人采用FL(fractional length)来测量。以 杂交信号相对于某固定位置(如端粒)旳长 度占该染色体长度旳百分比来表达。
在不分带旳情况下，特定旳染色体能够 经过着丝粒特异，或端粒特异旳探针进 行共杂交来拟定。复，称为 染色体绘图。
影响杂交成果旳参数有下列几种：探针浓
度，杂交时间，探针大小，杂交温度，
染色质变性条件，染色体旳制备和硬化 程度，RNase作用条件，用于降低背景 旳非特异性竞争DNA和醋酸酐处理．其 中有几种原因影响杂交信号旳强度和特 异性，详细旳讲是DNA探针旳纯度；用 于杂交反应旳探针旳大小．小心掌握好
这些条件，我们就能得到没有荧光背景 旳特异性信号。
1.4 分带和信号定位
• 染色体旳分带能够在杂交前，也能够在杂交后， 高辨别旳染色体标本是取得好旳带形旳基础。常 用旳分带措施有：G(Giemsa)带、Q(Quinacrine) 带、R(Reverse)带，涉及色霉素chromomycin A3 ／偏端霉素distamycin A 法；hoechst33258／ propidium iodide[3，8—二氨基—5—[3—(二乙基 －甲基氨)丙基]6－苯菲碘]法，DAPI[DAPI：4， 6—diamidino，2—phenylindole 2HCl]／ propidium iodide法，染色体旳分带也能够直接用 AluLIHs(LI homo sapiens)或Alu之间旳顺序和染 色体杂交而得到类似R带旳条带，更多旳人在努 力使杂交信号和分带能够同步在显微镜下看到。
荧光原位杂交技术在产前诊断中应用的专家共识
荧光原位杂交技术（FISH）在产前诊断中的应用一直备受关注。
近年来，随着该技术在临床实践中的不断深入和发展，专家共识也逐渐形成。
在本文中，将从深度和广度上对荧光原位杂交技术在产前诊断中的专家共识进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章，以便读者能更深入地理解这一领域的最新进展和专家观点。
1. 荧光原位杂交技术概述- 荧光原位杂交技术是一种基于DNA的细胞遗传学技术，能够定位和检测细胞中特定DNA序列的存在和定位。
该技术通过使用标记了荧光物质的探针，使得特定的DNA序列在细胞或组织的显微镜下呈现出荧光信号，从而实现对细胞遗传信息的定量和定位检测。
在产前诊断中，荧光原位杂交技术能够用于检测胎儿染色体异常、基因突变等遗传性疾病，具有高灵敏度和特异性的优势。
2. 专家共识的形成- 随着荧光原位杂交技术在产前诊断中的广泛应用，越来越多的专家学者参与其中，并在临床实践和科研工作中积累了大量的经验和数据。
通过学术会议、专家讨论会、文献研究等形式，专家们逐渐达成了对荧光原位杂交技术在产前诊断中应用的共识。
这些共识涵盖了该技术的临床适应症、操作规范、质控要求、结果解读等方面，为该领域的规范化和标准化提供了重要指导。
3. 专家共识的内容和意义- 在产前诊断中，荧光原位杂交技术的专家共识主要包括对该技术的临床应用范围和标准化操作流程的制定。
专家们一致认为，该技术在胎儿染色体异常、染色体结构异常、基因突变等方面具有重要应用意义，可以为胎儿遗传疾病的早期筛查和诊断提供可靠依据。
专家共识还对该技术的样本采集、实验操作、结果解读等方面提出了具体要求，以确保临床应用的准确性和可重复性。
4. 个人观点和理解- 就我个人来说，我认为荧光原位杂交技术在产前诊断中的应用具有重要的临床意义和发展前景。
通过该技术，我们可以更准确地了解胎儿遗传信息，及时发现和诊断潜在的遗传疾病，为家庭和社会减少遗传疾病的发病率和负担提供了可能。
专家共识的形成也为该技术在临床实践中的标准化和规范化提供了重要支持，有助于推动该领域的进一步发展和应用。
tsa荧光原位杂交法
tsa荧光原位杂交法
TSA荧光原位杂交法（Tyramide Signal Amplification Fluorescence In Situ Hybridization）是一种用于检测蛋白质或
核酸表达的方法。
该方法是在常规原位杂交的基础上引入了TSA荧光信号放大
技术。
在该方法中，首先将标记有特定荧光物质的探针与待测样品中的目标分子结合，形成杂交复合物。
然后使用辣根过氧化物酶结合物（HRP）标记的亲和试剂结合到杂交复合物上，再加入过氧化物酶底物和有机过氧化物，促使荧光信号的产生。
由于有机过氧化物的作用，信号放大，使得目标分子的表达区域更加明显，并且可以在荧光显微镜下观察和定量化。
TSA荧光原位杂交法具有高灵敏度、高特异性和高分辨率的
优点，并且可以应用于细胞、组织和固定的病理学切片等多种样品类型。
它在生物医学研究、基因组学和分子诊断等领域发挥着重要作用，有助于了解基因表达和蛋白质定位等关键信息。
荧光原位杂交法 pcr-荧光对比
荧光原位杂交法 pcr-荧光对比荧光原位杂交法（FISH）和PCR-荧光对比（PCR-FLP）都是分子生物学中常用的技术，可以用于基因定位、染色体结构和功能等方面的研究。
本文将分别介绍这两种技术的基本原理、应用场景和优缺点。
一、荧光原位杂交法1.基本原理荧光原位杂交法是一种基于DNA序列互补碱基配对原理的技术，利用荧光探针对染色体上的特定区域进行标记，以便于观察和分析。
该技术主要包括以下几个步骤：（1）制备探针：将已知序列的DNA片段与荧光标记分子连接，生成荧光标记的DNA探针。
（2）加热解离：将待检样品中的DNA加热，使其解离成两条单链DNA。
（4）荧光显色：利用显微镜观察染色体上的荧光标记，并确定标记位置及数目。
2.应用场景荧光原位杂交法可用于以下方面的研究：（1）核型分析：检测染色体数目、大小和形态等信息。
（2）染色体重排：观察染色体间的换位、倒位等结构改变。
（3）基因定位：确定特定基因在染色体上的位置。
（4）肿瘤诊断：检测肿瘤细胞染色体的数目和结构变化。
3.优缺点（1）高灵敏度：能够检测到细胞核中的单个分子。
（2）高特异性：探针与目标序列可以实现完全互补。
（3）数据可视化：能够直观地呈现染色体结构及荧光信号大小。
而其缺点主要包括：（1）长时间实验：需要多个步骤和时间，且荧光信号非常容易被淬灭。
（2）需要DNA标记：需要荧光标记作为探针，费用较高。
二、PCR-荧光对比PCR-荧光对比（PCR-FLP）是一种应用荧光标记测量PCR产物数量的技术，能够在短时间内准确、可靠地检测和测量DNA的含量和变异。
具体操作过程如下：（1）样品制备：将待测DNA标记荧光标记，与另一非标记探针PCR反应。
（2）荧光PCR扩增：通过PCR反应增生DNA分子。
（3）荧光观察：利用荧光标记观察PCR产物。
（1）定量PCR：准确检测PCR反应中模板DNA的数目。
（2）基因表达：测量基因在不同实验条件下的表达水平。
（3）点突变检测：定性判断DNA中的单个碱基是否发生变异。
荧光原位杂交技术(FISH)常见问答
荧光原位杂交技术（FISH）常见问答对于FISH操作来说，那些因素比较重要？在FISH中最重要的因素是温度、光照、湿度和各种试剂的PH值。
温度和湿度直接影响着探针和目标DNA的杂交效率；光照影响了荧光染料的强度；各种试剂pH是否符合要求直接关系到FISH的稳定性。
在夏季成功检测的同一探针和样本为什么在冬季就得不到理想的效果？发生上述现象最大的可能是FISH操作的环境温度发生了变化导致的。
在我国，冬季普遍比夏季寒冷，低的环境温度使FISH得不到良好的杂交效率。
此外，探针的保存不当也容易引起荧光素的萃灭而导致效果不佳。
因此保证FISH操作中的温度非常重要。
该如何保证FISH操作中的温度？最佳的措施是使用一些FISH的专用仪器进行操作。
如果是手工操作，首先要对FISH操作过程中可能使用的一些仪器进行温控能力的检查，诸如水浴锅、孵箱，对其中不符合要求的要进行更换（疾病诊断中的探针要求温控精度在1度以内）。
其次，要尽可能地保持操作环境温度在20度以上，对于在冬季进行的FISH 操作尤为重要。
此外对于需要预热以达到要求温度的试剂，在使用前必须使用温度计对其进行测温。
同时检测的样本最好不能超过4块。
操作中的行动一定要迅速。
操作者还往往忽视一些小部件的温度，诸如载玻片和盖玻片。
特别是在冬季，盖玻片本身温度就低，加之探针的量本就不多（10ul），因此事先没有预热的盖玻片会使得杂交液的温度急剧下降严重地影响了探针和目标DNA的杂交效率。
因此对上述小部件的预热也能有效地提高FISH的杂交效果。
使用荧光显微镜观察结果时，最初有清晰而明亮的信号。
但随后信号急剧衰减。
几分钟后信号就消失了。
这是探针本身的质量问题吗？在正常情况下，目前的商业化探针即使是杂交后，如果保存适当，荧光信号能保持半年以上。
出现上述情况主要的原因是操作观察的过程中或是探针的保存过程中没有采取严格的避光措施。
阳光或是强的灯光都会使荧光染料发生急剧的淬灭，从而造成了观察结果的不稳定。
荧光原位杂交-更新
荧光原位杂交-更新荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization，FISH）是一种基于DNA分子杂交技术，可以用于研究细胞核内DNA序列的空间分布，基因表达与功能等问题的一种重要方法。
相比于传统的DNA杂交方法，荧光原位杂交具有高灵敏度、高特异度、高分辨率、无需PCR扩增等优点，被广泛应用于在形态学及遗传水平对真核生物的相关研究。
本文将介绍荧光原位杂交的原理、方法和应用。
一、原理荧光原位杂交的原理是利用标记有荧光染料（如荧光素、rhodamine等）的DNA探针与待检测样品（常为细胞核、染色体、tissue或者section等）中的目标DNA特异性结合，形成稳定的探针-靶DNA杂交物，通过检测荧光发射信号的方法来确定目标DNA序列的位置和数量。
探针的设计是荧光原位杂交成功的关键，因为它们必须具有真确的互补性，绑定到目标DNA的特定区域上。
如何选择探针的特异性，通常取决于所要研究的问题，例如检测某一基因的副本数，探测非编码RNA，或发现肿瘤细胞中的染色体异常等。
二、方法1. 获取样品荧光原位杂交技术所需的样品通常以细胞核或组织切片的形式存在，依据所要研究的问题，通过相应方法处理，如：细胞核的分离、组织的固定剂的处理、剪切不同的组织块、制备Paraffin等经典样品处理方法。
2. 样品前处理对于切片和细胞各种杂质如化学物质、染料、蛋白质等的影响，靠的是样本的处理方法。
主要有以下几种：1) 催化游离的核酸：这一步的主要目的是去除待测样品中的核酸，包括double-stranded 的DNA和single-stranded的RNA。
当使用非常规杂交试剂或非常规探针（如bacterial artificial chromosome、cosmid probe）时，可能需要使用一些高效的去掉毛糙杂质的试剂。
2) 前处理（预处理）：固定、脱水、变性、去除RNA、去除单链DNA（ssDNA）、吉姆萨染色、荧光染色、脱色剂去除等多项操作。
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该技术最早是Pardue and Gall (1969)和John et al. (1969)分别独立建 立起来的。当时使用的放射性标记探针，利用放射自显影检测一些高度重复序列 DNA在染色体上的定位，此后原位杂交技术日益成为生物医学领域的一种十分 重要的技术手段。尽管放射性标记探针灵敏度很高，能够检测小至几百个碱基对 的DNA序列，但是由于同位素的安全问题、半衰期、信号统计等限制了此项技 术的广泛应用，后来逐渐发展出了非放射性标记探针原位杂交技术。
非放射性标记法
直接法
荧光素（fluorescein）或其他荧光染料
间接法
地高辛（digoxigenin） 生物素（biotin）
1. 随机引物法 2. 缺口平移法 3. PCR法 4. 寡核苷酸末端标记法 5. 直接在探针3’或5’端合成
1. 0.5ml离心管中加入1ug探针DNA,加水置体系为16ul
5种荧光素联合标记人类24条染色体
荧光素 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y
FITC ☆
☆☆ ☆
☆☆ ☆
☆☆☆ ☆
Cy3
△ △ △ △ △△
△
△
△△
Cy3.5
○
○○
○○ ○○
○○ ○ ○
Cy5
※※※※
※※
※※※※
4. 混匀离心，置于37℃温育1小时~20小时
5. 65 ℃处理10min终止反应
染色体标本变性
共变性
杂交液加到标本上封片，置80 ℃烘箱中10分钟
分别变性
70%甲酰胺，2xSSC 70 ℃处理2分钟 70%，85%，100%冷乙醇系列脱水，空气干燥
杂交
1. 杂交液(50% 去离子甲酰胺, 2x SSC, 10% 硫酸葡聚 糖, 50 mM 磷酸钠; pH 7)中加入标记的探针，每 10ul杂交液含50ng探针
2. 探针95 ℃变性5分钟，置冰水中10分钟 3. 10ul杂交液加到标本上，盖盖玻片并封片 4. 湿盒中37℃杂交过夜
杂交后洗脱
1. 2x SSC, 50%甲酰胺45 ℃洗3x5min 2. 2x SSC 37℃洗2x5min 3. TNT buffer [100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM
2）用2x SSC洗3×5min 3）70%，80%，100%乙醇系列脱水，每级5分钟
2、胃蛋白酶处理
1） 0.005-0.02% pepsin（10 mM HCl） 37℃处理10 min 2） 1×PBS洗2×5min 3） 1×PBS，50 mM MgCl2处理5min 4） 1×PBS，50 mM MgCl2,1%甲醛固定10min 5） PBS洗涤并脱水,气干
镜子
干涉仪
发射光谱
通过光谱分析准确分 析A图中的色彩分为相 近的三种染色体（C图）
收集光线 标本
CCD相机傅立 叶转换
分析光谱信息
Chromosome Lab
该技术操作简单，只需进行一次杂交，一次拍摄， 而传统M-FISH在拍摄过程中要变换多次滤光片。 该技术灵敏度高，由于摒弃了传统M-FISH采用的 以滤光片为基础的成像技术，在拍摄过程中全光 谱通过，因此光通过量大大提高，从而提高灵敏 度。 分析准确率高 ，整个分析基于光谱信息，所以准 确率极高，即使是染色体末端的微弱信号，也同 样可以采集到。
Chromosome Lab
利用SKY 技术，准 确判断出7 号染色体 和12号染 色体之间 的交叉易 位。
Chromosome Lab
G带分 析得到 一条 marker 染色体 无法确 认起源， 用SKY 确定来 源于18 号。
Chromosome Lab
Fiber-FISH
DNA纤维的制备是先将单细 胞悬浮液涂在载玻片上，然后利 用碱变性剂或 EDTA-SDS缓冲液等 化学方法将染色体的结构破坏， 让DNA分子与复合的蛋白质分离而 形成游离的DNA纤维，再以这种失 去空间结构的线性DNA分子作为靶 DNA的载体进行原位杂交，使分辨 率和灵敏度都有了很大的提高。
影响杂交的因素
一、影响杂交的主要因素
温度、pH、单价阳离子浓度、甲酰胺
二、其他因素
探针长度、探针浓度、硫酸葡聚糖、洗H技术的应用
基因定位 染色体结构变异(异位、缺失、重复)研究 染色体物理作图 疾病及产前诊断 外源基因检测 多倍体起源进化研究 分子核型研究 染色体（质）空间结构研究
Chromosome Lab
在不同靶DNA上荧光原位杂交技术的比较
靶DNA结构 分辨率水平 可检测DNA
优点和缺点
序列范围
中期染色体 1——3Mb
>1Mb
保持染色体结构，切片容易制备
分辨水平低，识别染色体困难
前期染色体 200Kb
>200Kb 保持染色体结构,分辨水平居中
切片不易制备,识别染色体困难
荧光原位杂交技术
荧光原位杂交技术
第一节 原位杂交技术简介 第二节 荧光原位杂交技术的应用 第三节 原位杂交操作步骤 第四节 影响杂交的因素 第五节 荧光原位杂交技术的新进展
原位杂交技术简介 in situ hybridization
原位杂交技术的基本原理是根据核酸分子碱基互补配对的原则， 将有放射性或非放射性标记的外源核酸（探针）与经过变性后的单链DNA互补配
FF
NaCl, 0.05% Tween 20] 37℃洗1x5min
免疫细胞化学检测
1. TNT buffer冲洗 2. TNB buffer[100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM
NaCl,0.5% blocking reagent] 3. Anti-DIG-荧光素(2 μg/ml, in TNB)37℃30min 4. TNT buffer冲洗3x5min 5. 乙醇系列脱水,气干 6. DAPI染色10min 7. 加Vectashield封片,荧光显微镜下观察并照相
Cy7
◆
◆
◆
◆◆◆◆ ◆ ◆ ◆
Chromosome Lab
光谱核型分析（spectral karyotyping ,SKY)
SKY是另一种M-FISH,实验操作和结果与MFISH相似。
原始图像利用干涉仪产生干涉信号，再采用高性 能CCD数码相机进行拍摄，得到一组不同光程差 的干涉图像。 再将所得数据做FFT(快速傅立叶 变换), 得到每一点的光谱信息。 通过分析光谱信 息，发现原始图像的信息。
荧光原位杂交技术新进展
M-FISH，armFISH(42-color M-FISH), SKY BAC-FISH, YAC-FISH Fiber-FISH PRINS ( Primed in situ DNA synthesis)引物原位DNA 合成技术 IS-PCR (in situ polymerase chain reaction) 原位PCR GISH(Genome in situ Hybridization)基因组原位杂交 Immuno-FISH 3D-FISH Q-FISH（Quantitative-FISH），Flow-FISH T-FISH（Tissue-FISH）or (Telomere-FISH) RNA-FISH
拉长的中期染色体 200Kb
>200Kb 保持染色体着丝点端粒结构，分辨
率水平居中，拉长染色体不均匀
粗线期染色体 100Kb
>100Kb 保持染色体结构，识别染色体可能，
分辨率水平较高，切片不易制备
间期细胞核 50Kb
50Kb-2mb 分辨率水平高，切片容易制备，无
染色体结构，
游离染色质丝 10Kb
原位杂交操作步骤
一、准备载玻片和固定材料 二、染色体标本制备和预处理 三、探针制备及标记 四、染色体标本变性 五、杂交 六、杂交后洗脱 七、免疫细胞化学检测 八、荧光显微镜观察及显微摄影
染色体标本制备
预处理
1、RNA酶处理
1） 每张玻片加100 μl 100 μg/ml RNase A (in 2x SSC) 37℃处理1小时
2. 沸水浴中变性10min, 马上置于冰水中
3. 加入4ul DIG-High Prime(5x buffer; 50% glycerol;1 U/μl Klenow enzyme; 5x
random primer mix; 1 mM each of dATP, dCTP, and dGTP; 0.65 mM dTTP; and 0.35 mM DIG-11-dUTP)
10Kb-1mb 分辨率水平高，无染色体结构
DNA纤丝
1Kb
1Kb-1mb 分辨水平高，无染色体结构
Chromosome Lab
基因组原位杂交（GISH）
RNA-FISH
T-FISH
蚕豆
红小豆
黄豆
豇豆
绿豆
水 稻
小 麦
玉 米
金不换
水仙
鼠杂交瘤
猪
水稻BAC-FISH
日 本 晴 AA