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三、分子雜交技術
分子雜交技術是目前生物醫學研究中最為常用的基本分子生物學技術之一。分子雜交技術最早可追溯至20世紀60年代Hall和Bolton等人的開拓性工作,但直到20世紀70年代,隨著限制性內切酶、核酸自動合成的發展和應用,一系列成熟的分子雜交技術才得以建立完善和廣泛應用。
分子雜交技術可按作用環境大致分為液相雜交和固相雜交兩種類型。液相雜交所參加反應的兩條核酸鏈都游離在溶液中,是一種最早建立的雜交類型,其主要缺點是雜交后過量的未雜交探針在溶液中除去較為困難,同時誤差較高且操作繁瑣復雜,因此其應用較少。固相雜交是將參加反應的核酸等分子首先固定在硝酸纖維素濾膜、尼龍膜、乳膠顆粒、磁珠和微孔板等固體支持物上,然后再進行雜交反應,也稱為膜上印跡雜交。固相雜交后,未雜交的游離探針片段可容易地漂洗除去,同時還具有操作簡便、重復性好等優點,故該法最為常用。固相雜交技術按照操作方法不同可分為:原位雜交、印跡雜交、斑點雜交和反向雜交等。其中原位雜交包括有菌落原位雜交和組織原位雜交等方法,印跡雜交則包括有Southern印跡雜交、Northern印跡雜交和Western印跡雜交等方法。
菌落原位雜交是將細菌從培養平板轉移到硝酸纖維素濾膜上,然后將濾膜上的菌落裂菌以釋出DNA。將DNA烘干固定于膜上與32P標記的探針雜交,放射自顯影檢測菌落雜交信號,并與平板上的菌落對位。
組織原位雜交簡稱原位雜交,指組織或細胞的原位雜交,它與菌落的原位雜交不同。菌落原位雜交需裂解細菌釋出DNA,然后進行雜交。而組織原位雜交是經適當處理后,使細胞通透性增加,讓探針進入細胞內與DNA或RNA雜交。因此組織原位雜交可以確定探針的互補序列在胞內的空間位置,這一點具有重要的生物學和病理學意義。例如,對致密染色體DNA的原位雜交可用于顯示特定的序列的位置;對分裂期間核DNA的雜交可研究特定序列在染色質內的功能排布;與細胞RNA的雜交可精確分析任何一種RNA在細胞中和組織中的分布。此外,原位雜交還是顯示細胞亞群分布和動向及病原微生物存在方式和部位的一種重要技術。
Southern印跡雜交技術是由E.M Southern于1975年建立的,故稱為Southern雜交。其基本原理和方法是將DNA標本用限制性內切酶消化后,經瓊脂糖凝膠電泳分離各酶解片段,然后變性處理后將DNA從凝膠中轉印至硝酸纖維素濾膜等固相載體上,烘干固定后與標記的核酸探針進行雜交,最后通過放射自顯影等方法顯示雜交信號,從而可以確定被檢測的DNA樣品中是否有與探針同源的片段以及該片段的長度。作為分子生物學的經典實驗方法,該項技術已經被廣泛應用于生物醫學基礎研究、遺傳病檢測、DNA指紋分析等臨床診斷工作中。
繼分析DNA的Southern雜交方法出現后,1977年Alwine等人提出一種與此相類似的、用于分析細胞RNA樣品中特定mRNA分子大小和豐度的分子雜交技術,為了與Southern雜交相對應,科學家們則將這種RNA印跡雜交方法趣稱為Northern雜交,而后來的與此原理相似的蛋白質印跡雜交方法則也相應地趣稱為Western雜交。
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