原位雜交實(shí)驗(yàn)要求及步驟
瀏覽次數(shù):13104 發(fā)布日期:2009-2-11
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原位雜交組織(或細(xì)胞)化學(xué) (In situ Hybridization Histochemistry, ISHH) 簡稱原位雜交(In Situ Hybridization),屬于固相分子雜交的范疇,它是用標(biāo)記的DNA或RNA為探針,在原位檢測組織細(xì)胞內(nèi)特定核酸序列的方法。根據(jù)所用探針和靶核酸的不同,原位雜交可分為DNA-DNA雜交,DNA-RNA雜交和RNA-RNA雜交三類。根據(jù)探針的標(biāo)記物是否直接被檢測,原位雜交又可分為直接法和間接法兩類。直接法主要用放射性同位素、熒光及某些酶標(biāo)記的探針與靶核酸進(jìn)行雜交,雜交后分別通過放射自顯影、熒光顯微鏡術(shù)或成色酶促反應(yīng)直接顯示。間接法一般用半抗原標(biāo)記探針,最后通過免疫組織化學(xué)法對半抗原定位,間接地顯示探針與靶核酸形成的雜交體。原位雜交最初是以同位素標(biāo)記探針進(jìn)行的。盡管同位素標(biāo)記(如35S,3H,32P等)仍然廣泛使用,但非同位素標(biāo)記探針的迅速發(fā)展(尤其是生物素標(biāo)記探針和地高辛標(biāo)記探針),更引起科技工作者的極大興趣。
一、基本要求
組織取材:組織取材應(yīng)盡可能新鮮。由于組織RNA降解較快,所以新鮮組織和培養(yǎng)細(xì)胞最好在30min內(nèi)固定。
固定:目的是(1)保持細(xì)胞結(jié)構(gòu);(2)最大限度地保持細(xì)胞內(nèi)DNA或RNA的水平;(3)使探針易于進(jìn)入細(xì)胞或組織。最常用的固定劑是多聚甲醛,與其它醛類固定劑(如戊二醛)不同,多聚甲醛不會(huì)與蛋白質(zhì)產(chǎn)生廣泛的交叉連接,因而不會(huì)影響探針穿透入細(xì)胞或組織。
增強(qiáng)組織的通透性和核酸探針的穿透性:(1)稀酸處理和酸酐處理:為防止探針與組織中堿性蛋白之間的靜電結(jié)合,以降低背景,雜交前標(biāo)本可用0.25%乙酸酐處理10min,經(jīng)乙酸酐處理后,組織蛋白中的堿性基團(tuán)通過乙;蛔钄唷=M織和細(xì)胞標(biāo)本亦可用0.2M HCl處理10min,稀酸能使堿性蛋白變性,結(jié)合蛋白酶消化,容易將堿性蛋白移除。(2)去污劑處理:去污劑處理的目的是增加組織的通透性,利于雜交探針進(jìn)入組織細(xì)胞,最常應(yīng)用的去污劑是Triton X-100。注意:過度的去污劑處理不僅影響組織的形態(tài)結(jié)構(gòu),而且還會(huì)引起靶核酸的丟失。(3) 蛋白酶處理:蛋白酶消化能使經(jīng)固定后被遮蔽的靶核酸暴露,以增加探針對靶核酸的可及性。常用的蛋白酶有蛋白酶K(proteinase K),還有鏈霉蛋白酶(pronase)和胃蛋白酶(pepsin)等。
雜交緩沖液孵育:雜交前用不含探針的雜交緩沖液在雜交溫度下孵育2hr,以阻斷玻片和標(biāo)本中可能與探針產(chǎn)生非特異性結(jié)合的位點(diǎn),達(dá)到減低背景的目的。
防止污染:由于在手指皮膚及實(shí)驗(yàn)室用玻璃器皿上均可能含有RNA酶,為防止其污染影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在整個(gè)雜交前處理過程中都需要戴消毒手套,實(shí)驗(yàn)所用玻璃器皿及鑷子都應(yīng)于實(shí)驗(yàn)前一日置高溫烘烤(180℃)以達(dá)到消除RNA酶的目的。雜交前及雜交時(shí)所用的溶液均需經(jīng)高壓消毒處理。
雙鏈DNA探針和靶DNA的變性:雜交反應(yīng)進(jìn)行時(shí),探針和靶核酸都必須是單鏈的。如果用雙鏈DNA探針進(jìn)行雜交(包括檢測RNA時(shí)),雙鏈DNA探針
在雜交前必須進(jìn)行變性。探針變性后要立即進(jìn)行雜交反應(yīng),不然解鏈的探針又會(huì)重新復(fù)性。
雜交液:雜交液內(nèi)除含一定濃度的標(biāo)記探針外,還含有較高濃度的鹽類、甲酰胺、硫酸葡聚糖、牛血清白蛋白及載體DNA或RNA等。雜交液中含有較高濃度的Na+可使雜交率增加,可以減低探針與組織標(biāo)本之間的靜電結(jié)合。甲酰胺可使Tm降低,雜交液中含每1%的甲酰胺可分別使RNA:RNA,RNA:DNA,DNA:DNA的雜交溫度降低0.35℃,0.5℃和0.65℃。所以,雜交液中加入適量的甲酰胺,可避免因雜交溫度過高而引起的組織形態(tài)結(jié)構(gòu)的破壞以及標(biāo)本的脫落。硫酸葡聚糖能與水結(jié)合,從而減少雜交液的有效容積,提高探針有效濃度,以達(dá)到提高雜交率的目的(尤其對雙鏈核酸探針)。在雜交液中加入牛血清白蛋白及載體DNA或RNA等,都是為了阻斷探針與組織結(jié)構(gòu)成分之間的非特異性結(jié)合,以減低背景。
探針的濃度:探針濃度依其種類和實(shí)驗(yàn)要求略有不同,一般為0.5-5.0μg/ml(0.5-5.0ng/μl)。最適宜的探針濃度要通過實(shí)驗(yàn)才能確定。
探針的長度:一般應(yīng)在50-300個(gè)堿基之間,最長不宜超過400個(gè)堿基。探針短易進(jìn)入細(xì)胞,雜交率高,雜交時(shí)間短。
二、試劑準(zhǔn)備
1. 0.1M PBS (pH7.2):Na2HPO4•12 H2O 61.6g、NaH2PO4•2 H2O 5.6g、NaCl 9g,加ddH2O至2000ml,高壓滅菌。
2. 0.2M PB ((pH7.2):Na2HPO4•12 H2O 61.6g、NaH2PO4•2 H2O 5.6g 加ddH2O至1000ml,高壓滅菌。
3. 0.1M甘氨酸:0.75g甘氨酸溶于0.1M PBS,定容至100ml,高壓滅菌。
4. 4%多聚甲醛:多聚甲醛40g加ddH2O 400ml,加熱至70℃左右,用1M NaOH調(diào)pH至7.0,用ddH2O定容至500ml,再加0.2M PB 500ml,總體積為1000ml。
5. 16×Denhardt溶液:聚乙烯吡咯酮0.4g、小牛血清白蛋白(BSA) 0.4g、聚蔗糖0.4g,加dd H2O至10ml,無菌抽濾、分裝,-20℃保存?zhèn)溆谩?BR>6. 預(yù)雜交液:去離子甲酰胺10ml、50%硫酸葡聚糖4ml,于50℃促溶后,再依次加入16×Denhardt液0.2ml、1M Tris-HCl(pH 8.0) 0.2ml、5M NaCl 1.2ml、0.5M EDTA(pH 8.0) 0.04ml、0.1M二硫蘇糖醇 2 ml、ddH2O 2.21ml,總體積為10ml。無菌抽濾、分裝,-20℃保存?zhèn)溆。臨用前加入50mg/ml變性鮭魚精DNA 75μl/ml。
7. 20×SSC: NaCl 175.3g、檸檬酸三鈉88.2g,加水至800ml,用2N NaOH調(diào)pH至7.0,再用ddH2O定容至1000ml。
8. 抗體稀釋液:Triton X-100 80μl、BSA 0.2g,以0.05M PBS定容至20ml。
9. TSM1:1M Tris-HCl(pH 8.0)10ml、5M NaCl 2ml、1M MgCl2 1ml,加ddH2O 100ml。
TSM2(新鮮配制):1M Tris-HCl(pH 9.5)10ml、5M NaCl 2ml、1M MgCl2 1ml,加ddH2O至100ml。
顯色液(臨用前現(xiàn)配):5ml TSM2 加顯色液原液(NBT/BCIP)150μl,并加適量左旋咪唑使其終濃度為0.24μg/ml,避光。
三、操作步驟
(一)取材、冰凍切片:
將動(dòng)物以3%戊巴比妥鈉麻醉,打開胸腔,暴露心臟,刺破右心耳,將針尖刺入左心室用生理鹽水灌注(灌注量約為動(dòng)物體重的2倍),再注入等量的4%多聚甲醛。(見圖2-7)。取材,置于4%多聚甲醛中后固定4hr。以0.1M PBS浸泡沖洗4-5次(換液:1次/hr)。將組織塊入30%蔗糖/0.1M PBS液(4℃),1-2天后冰凍切片,將切片裱貼于原位雜交專用玻片上,切片厚度為15-20μm。
(二)探針制備與檢測(定量):
1.隨機(jī)引物制備cDNA核酸探針
以DIG DNA 標(biāo)記檢測試劑盒為例:
(1)探針制備:
①模板DNA(0.5-3μg) 15μl,100℃變性10min,冰浴5 min。
②在冰浴中加:Hexanucleotide mix 2μl, dNTPmix 2μl, Klenow Enzyme 1μl,反應(yīng)總體積為20μl。37℃孵育過夜。
③在上述20μl的標(biāo)記產(chǎn)物中加4M LiCl 2.5μl, 75μl(無水乙醇預(yù)冷),輕輕混勻,-20℃放置 2hr。4℃離心12000g×15min,棄上清。70%乙醇(預(yù)冷) 50μl洗滌,7500g×5min,棄上清,晾干沉淀,加TE 50μl溶解沉淀,-20℃保存?zhèn)溆谩?BR>(2)探針敏感性檢測:
①樣品稀釋:取dig-標(biāo)記探針1μl 用ddH2O以1:10、1:100、1:1000、1:1000、1:10000梯度稀釋。
②取一張與點(diǎn)樣器大小相近的尼龍膜,標(biāo)記方向,ddH2O中浸泡 1min,6×SSC中浸泡10min,置點(diǎn)樣器上,負(fù)壓抽吸5min。
③將上述樣品點(diǎn)于尼龍膜上,繼續(xù)抽吸10min。
④取下尼龍膜,置紫外燈下10cm處照射5min,晾干。
⑤將膜置于適量預(yù)雜交液(5-10 ml)中,37℃預(yù)雜交10min。
⑥加入Anti-dig 抗體(1:5000),37℃雜交30min。
⑦洗膜:2×SSC/0.1%SDS室溫洗10 min×2次。
⑧顯色:15 mlTSM2中加300μl顯色液(NBT/BCIP),37℃避光顯色30min。
1. PCR法制備cDNA核酸探針:
(1) 探針制備:
以PCR DIG Probe Synthesis Kit 為例:
在0.5ml離心管中,依次加入:
PCR 引物 1(10pM) 2μl
PCR 引物 1(10pM) 2μl
質(zhì)粒DNA 模板(10-100pg) 2μl
PCR DIG mix 2μl
(含dNTP和DIG-11-dUTP)
dNTPmix 2μl
10×PCR buffer 5μl
Taq 酶(2u/μl) 1μl
加入適量ddH2O,使總體積達(dá)50μl。
① 將上述混合液稍加離心,立即置PCR儀上,執(zhí)行擴(kuò)增。一般:在93℃預(yù)變性3-5min,進(jìn)入循環(huán)擴(kuò)增階段:93℃ 45s → 58℃ 45s → 72℃ 60s,循環(huán)30-35次,最后在72℃ 保溫7min。
② 在上述PCR產(chǎn)物中加入4M LiCl 12.5μl、預(yù)冷無水乙醇375μl,輕輕混合后置于-20℃2hr, 12,000g×15min,棄上清。70%乙醇(預(yù)冷) 120μl洗滌沉淀,離心7500g×5min,棄上清,晾干沉淀,加TE 50μl溶解,-20℃保存?zhèn)溆谩?BR>(2)探針檢測:
行瓊脂糖凝膠電泳,紫外燈下觀察DIG-DNA探針含量(采用目測法)。
(三)原位雜交反應(yīng)(以DIG-cDNA探針為例):
1.0.1M PBS (pH 7.2) 浸 5-10min。
2.0.1M甘氨酸/0.1M PBS 浸5min。
3.0.3%TritonX-100/0.1M PBS 浸10-15min。
4.0.1M PBS 洗 5min×3次,加蛋白酶K(1μg/ml),37℃孵育30 min。
5. 4%多聚甲醛浸5min。
6. 0.1M PBS 洗 5min×2次,浸入新鮮配制的含0.25%乙酸酐/0.1M三乙醇胺中10min。
7.預(yù)雜交:滴加適量預(yù)雜交液,42℃ 30 min。
1. 雜交:傾去預(yù)雜交液,在每張切片上滴加10-20μl雜交液(將探針變性后稀釋在預(yù)雜交液中,0.5 ng/μl ),覆以蓋玻片或蠟?zāi)ぃ?2℃ 過夜。(陰性對照
2. 洗片:
(1) 4×SSC、2×SSC、1×SSC、0.5×SSC 37℃各洗20min;
0.2×SSC 37℃洗10min;0.2×SSC與0.1M PBS各半洗10min;
0.05M PBS 洗 5min×2次。
10.3% BSA/0.05M PBS 包被,37℃ 30min.
11. 滴加抗地高辛-抗血清堿性磷酸酶復(fù)合物(以抗體稀釋液1:5000稀
釋)4℃孵育過夜。
12. 0.05M PBS洗15min×4次; TSM1 10min×2次; 新鮮配制TSM2 10min×2次。
13. 顯色:在玻片上滴加適量顯色液,4℃避光過夜。
14. 將玻片置于TE中10-30min以終止反應(yīng)。酒精梯度脫水、二甲苯脫脂,中性樹膠封片。
15.顯微鏡下觀察結(jié)果。
四、注意事項(xiàng):
1. 作為DNA-RNA的雜交,需防RNase的污染。
cDNA探針在雜交時(shí)必須變性解鏈。具體方法是:將探針置100℃加熱5min,冰浴驟冷。