化學及生物學意義上的探針(probe),是指與特定的靶分子發生特異性相互作用,并可被特殊的方法探知的分子。抗體—抗原、生物素—抗生物素蛋白、生長因子—受體的相互作用都可以看作是探針與靶分子的相互作用。
核酸探針技術原理是堿基配對。互補的兩條核酸單鏈通過退火形成雙鏈,這一過程稱為核酸雜交。核酸探針是指帶有標記物的已知序列的核酸片段,它能和與其互補的核酸序列雜交,形成雙鏈,所以可用于待測核酸樣品中特定基因序列的檢測。每一種病原體都具有獨特的核酸片段,通過分離和標記這些片段就可制備出探針,用于疾病的診斷等研究。
(一)核酸探針的種類
1.按來源及性質劃分 可將核酸探針分為基因組DNA探針、cDNA探針、RNA探針和人工合成的寡核苷酸探針等幾類。
作為診斷試劑,較常使用的是基因組DNA探針和cDNA探針。其中,前者應用最為廣泛,它的制備可通過酶切或聚合酶鏈反應(PCR)從基因組中獲得特異的DNA后將其克隆到質粒或噬菌體載體中,隨著質粒的復制或噬菌體的增殖而獲得大量高純度的DNA探針。將RNA進行反轉錄,所獲得的產物即為cDNA。cDNA探針適用于RNA病毒的檢測。cDNA探針序列也可克隆到質粒或噬菌中,以便大量制備。
將信息RNA(mRNA)標記也可作為核酸分子雜交的探針。但由于來源極不方便,且RNA極易被環境中大量存在的核酸酶所降解,操作不便,因此應用較少。
用人工合成的寡聚核苷酸片段做為核酸雜交探針應用十分廣泛,可根據需要隨心所欲合成相應的序列,可合成僅有幾十個bp的探針序列,對于檢測點突變和小段堿基的缺失或插入尤為適用。
2.按標記物劃分 有放射性標記探針和非放射性標記探針兩大類。放射性標記探針用放射性同位素做為標記物。放射性同位素是最早使用,也是目前應用最廣泛的探針標記物。常用的同位素32P、3H、35S。其中,以32P應用最普遍。放射性標記的優點是靈敏度高,可以檢測到Pg級;缺點是易造成放射性污染,同位素半衰期短,不穩定,成本高等。因此,放射性標記的探針不能實現商品化。目前,許多實驗室都致力于發展非放射性標記的探針。
目前應用較多的非放射性標記物是生物素(biotin)和地高辛(digoxigenin)。二者都是半抗原。生物素是一種小分子水溶性維生素,對親和素有獨特的親和力,兩者能形成穩定復合物,通過連接在親和素或抗生物素蛋白上的顯色物質(如酶、熒光素等)進行檢測。地高辛是一種類固醇半抗原分子,可利用其抗體進行免疫檢測,原理類似于生物素的檢測。地高辛標記核酸探針的檢測靈敏度可與放射性同位素標記的相當,而特異性優于生物素標記,其應用日趨廣泛。
核酸探針技術原理是堿基配對。互補的兩條核酸單鏈通過退火形成雙鏈,這一過程稱為核酸雜交。核酸探針是指帶有標記物的已知序列的核酸片段,它能和與其互補的核酸序列雜交,形成雙鏈,所以可用于待測核酸樣品中特定基因序列的檢測。每一種病原體都具有獨特的核酸片段,通過分離和標記這些片段就可制備出探針,用于疾病的診斷等研究。
(一)核酸探針的種類
1.按來源及性質劃分 可將核酸探針分為基因組DNA探針、cDNA探針、RNA探針和人工合成的寡核苷酸探針等幾類。
作為診斷試劑,較常使用的是基因組DNA探針和cDNA探針。其中,前者應用最為廣泛,它的制備可通過酶切或聚合酶鏈反應(PCR)從基因組中獲得特異的DNA后將其克隆到質粒或噬菌體載體中,隨著質粒的復制或噬菌體的增殖而獲得大量高純度的DNA探針。將RNA進行反轉錄,所獲得的產物即為cDNA。cDNA探針適用于RNA病毒的檢測。cDNA探針序列也可克隆到質粒或噬菌中,以便大量制備。
將信息RNA(mRNA)標記也可作為核酸分子雜交的探針。但由于來源極不方便,且RNA極易被環境中大量存在的核酸酶所降解,操作不便,因此應用較少。
用人工合成的寡聚核苷酸片段做為核酸雜交探針應用十分廣泛,可根據需要隨心所欲合成相應的序列,可合成僅有幾十個bp的探針序列,對于檢測點突變和小段堿基的缺失或插入尤為適用。
2.按標記物劃分 有放射性標記探針和非放射性標記探針兩大類。放射性標記探針用放射性同位素做為標記物。放射性同位素是最早使用,也是目前應用最廣泛的探針標記物。常用的同位素32P、3H、35S。其中,以32P應用最普遍。放射性標記的優點是靈敏度高,可以檢測到Pg級;缺點是易造成放射性污染,同位素半衰期短,不穩定,成本高等。因此,放射性標記的探針不能實現商品化。目前,許多實驗室都致力于發展非放射性標記的探針。
目前應用較多的非放射性標記物是生物素(biotin)和地高辛(digoxigenin)。二者都是半抗原。生物素是一種小分子水溶性維生素,對親和素有獨特的親和力,兩者能形成穩定復合物,通過連接在親和素或抗生物素蛋白上的顯色物質(如酶、熒光素等)進行檢測。地高辛是一種類固醇半抗原分子,可利用其抗體進行免疫檢測,原理類似于生物素的檢測。地高辛標記核酸探針的檢測靈敏度可與放射性同位素標記的相當,而特異性優于生物素標記,其應用日趨廣泛。