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遨游在生命科学里面的"鱼"——荧光原位杂交技术

2022-05-24 14:00:46

荧光原位杂交技术是近年来生物学领域发展起来的一项新技术,运用细胞遗传学和分子生物学的原理,通过荧光标记的核酸探针与细胞内的核酸序列杂交。借助荧光显微镜,在细胞和(或)组织中观察并分析细胞内杂交于靶序列的多种彩色探针信号,以获得细胞内多条染色体或多种基因状态的信息。这一技术已被广泛用于(遗传疾病)、肿瘤研究及临床的诊断和治疗监测。


荧光原位杂交( FISH) 是在染色体、间期细胞核和DNA纤维上进行DNA序列定位的一种有效手段。近年来,为了提高检测的分辨率和灵敏性,不断将免疫染色、量子点和微流控芯片等物理化学技术引入到荧光原位杂交中,促进了它的快速发展。荧光原位杂交技术是根据核酸碱基互补配对原理,用半抗原标记DNA或者RNA探针与经过变性的单链核酸序列互补配对,通过带有荧光基团的抗体去识别半抗原进行检测,或者用荧光基团对探针进行直接标记并与目标序列结合,然后利用荧光显微镜直接观察目标序列在细胞核、染色体或切片组织中的分布情况。

原位杂交仪定制

与其他杂交技术进行综合比较发现,荧光原位杂交技术(FISH)具有一些优势:循环周期短,稳定性高,非常安全;分辨率高,为3~20 Mb;探针能较长时间保存;多色标记,简单直观;在荧光显微镜下在同一切片上同时观察几种DNA探针的定位,直接得到其相对序列和位置,从而大大加速生物基因组和功能基因组定位的研究。同时也为辅助病理诊断和预测临床靶向治疗的疗效提供更为准确的依据。


FISH技术的临床应用


FISH广泛用于产前诊断(遗传疾病)、肿瘤研究及临床的诊断和治疗监测。这里主要介绍在实体瘤中的应用——膀胱癌的检测和在血液肿瘤中的应用。


膀胱癌检测


膀胱癌是起源于膀胱尿路上皮的恶性肿瘤,是泌尿系统常见的恶性肿瘤之一。规范和提高膀胱癌的诊断及治疗水平具有重要意义。荧光原位杂交(FISH)分析尿液或膀胱冲洗液的特定染色体和位点的非整倍体可能有助于早期发现肿瘤或复发。研究发现9号染色体部分或全部丢失是膀胱癌常见的遗传学改变,而且这一改变与膀胱癌的早期发生密切相关。此外,膀胱癌的发展与染色体的不稳定性也紧密相连,特别是与 3、7及 17号染色体的非整倍性密切相关。


膀胱镜检查和尿脱落细胞分析为目前常用于发现和监测膀胱癌复发的方法,但膀胱镜检查系有创性检查,尿脱落细胞分析敏感度太低,膀胱癌抗原(BTA)、端粒酶分析、血红蛋白检测片、核基质蛋白(NMP22)等也可用于诊断膀胱癌,但它们敏感度和特异度仍不满意。而FISH用于膀胱癌尿脱落细胞检测其灵敏度高,特异度接近细胞学检查。


血液病


血液肿瘤是国内十大高发肿瘤之一,随着对疾病发病机制的深入研究,发现细胞遗传学对肿瘤分型、诊断、治疗和预测预后都具有重要的意义。但常规的细胞遗传学分析方法只能分析中期染色体,而对间期细胞、复杂核型细胞和染色体微缺失无法进行诊断。而FISH 技术弥补了传统细胞遗传学在这方面的不足,因此被广泛用于血液肿瘤的研究、诊断等方面。


在临床上对血液肿瘤的FISH检测主要集中在以下几个方面:①染色体异位形成的融合基因检测。②基因缺失的检测。③微小残留病灶的检测。④对异性间造血干细胞移植的植入状态监测。


总结


FISH技术在临床中的应用已经得到迅速的发展,灵敏度和特异度明显改善,可供选择的商业化探针也越来越多。但是,由于目前仪器设备和探针价格过于昂贵,以及对于操作人员技术水平要求也较高,在一定程度上限制了FISH技术在临床上的应用。特别是在国内,仅有一些大医院开展了FISH项目,检测范围也仅限于血液性肿瘤、乳腺癌以及产前诊断方面,其他检测项目开展较少。因此,在今后的一段时间,为了使FISH得到更广泛的应用,怎样降低成本,简化操作步骤仍是科研人员面临的一个难题。

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