5.12
제자리 혼성화(ISH)는 표지된 프로브를 사용하여 세포, 조직 또는 조직 절편에서 특정 DNA 또는 RNA 분자를 검출하고 위치를 파악하는 데 사용되는 기술입니다. 이 기술은 1969년에 핵산 연구를 위해 처음 사용되었습니다. 이는 현재 과학 연구 및 임상 환경, 특히…
현장 혼성화(In situ hybridization)는 배양된 세포 또는 화학적으로 보존된 조직 절편에서 DNA 또는 RNA를 찾는 데 사용되는 기술입니다.
RNA in situ hybridization은 특정 mRNA 전사체를 검출하고 정량화하여 유전자가 발현되는 위치를 모니터링하는 데 사용됩니다.
타겟 mRNA는 DNA 템플릿의 체외 전사에 의해 생성되거나 화학 반응에 의해 합성되는 단일 가닥 상보적 RNA 프로브에 의해 검출됩니다.
프로브는 방사성 동위원소, 형광단 또는 비오틴 또는 디곡시제닌과 같은 기타 리포터 분자로 라벨링되며, 이는 라벨링된 항체에 의해 결합 및 검출될 수 있습니다.
RNA in situ hybridization에는 조직 고정, 투과화, 혼성화 및 검출의 네 가지 주요 단계가 있습니다.
우선, 조직 내의 생화학 반응을 중단하고 구조적 무결성을 보존하기 위해 신선한 조직을 수확하고 화학적으로 처리합니다. 이 보존 기술을 조직 고정이라고 합니다.
다음으로, 프로브가 표적 RNA에 접근하고 결합할 수 있도록 조직의 단백질과 지질을 제거해야 합니다.
단백질을 분해하고 세포막을 투과화하기 위해 샘플은 0.2 몰 염산과 단백질 분해 효소와 같은 효소로 처리되며 세제는 지질을 분해하는 데 사용됩니다.
그런 다음 표적 RNA는 RNA-프로브 하이브리드의 융점 바로 아래 온도에서 프로브와 혼성화됩니다. 이는 프로브가 상보적인 mRNA와 어닐링하는 데 도움이 됩니다. 언바운드 및 느슨하게 결합된 프로브는 여러 번의 세척을 수행하여 제거합니다.
혼성화된 프로브를 검출하는 방법은 라벨의 유형에 따라 다릅니다. 방사성 프로브는 사진 필름에 노출되는 반면, 형광 프로브는 형광 현미경으로 볼 수 있습니다.
다른 라벨의 경우, 리포터 분자에 대한 항체는 형광 또는 비색 염료로 태그가 지정됩니다.
hybridized probe의 검출은 관심 유전자가 발현되는 위치를 나타내는 특정 mRNA의 분포를 보여줍니다.
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Q1: What is in situ hybridization used for in molecular biology?
In situ hybridization is a technique that detects and localizes specific DNA or RNA molecules in cultured cells or preserved tissue sections. RNA in situ hybridization specifically monitors where genes are expressed by detecting and quantifying mRNA transcripts using complementary RNA probes labeled with radioactive isotopes, fluorophores, biotin, or digoxigenin for visualization.
Q2: What are the four main steps of RNA in situ hybridization?
The four main steps are tissue fixation, permeabilization, hybridization, and detection. Tissue fixation chemically preserves structural integrity. Permeabilization removes proteins and lipids using hydrochloric acid, proteinases, and detergents to allow probe access. Hybridization anneals probes to complementary mRNAs at controlled temperatures. Detection reveals mRNA distribution using methods suited to the probe label type.
Q3: How do different probe labels affect detection in in situ hybridization?
Detection methods depend on the probe label type. Radioactive probes are exposed to photographic films via autoradiography. Fluorescent probes are visualized under fluorescent microscopes. For other labels like biotin or digoxigenin, antibodies tagged with fluorescent or colorimetric dyes bind the reporter molecule for visualization, enabling flexible detection strategies.
Q4: What types of probes are used in in situ hybridization?
Multiple probe types are employed, including single-stranded DNA probes, double-stranded DNA probes, antisense RNA probes (riboprobes), and synthetic oligodeoxynucleotide probes. Probe selection depends on sensitivity, specificity, stability, and tissue penetration ability. These probes are complementary strands that bind to corresponding nucleotide sequences in cells or tissue samples.
Q5: Why is tissue permeabilization necessary in in situ hybridization?
Tissue permeabilization removes proteins and lipids that block probe access to target RNA. The sample is treated with hydrochloric acid and proteinases to degrade proteins and permeabilize cell membranes, while detergents break down lipids. This step ensures probes can penetrate tissue and successfully anneal with complementary mRNA sequences.
Q6: What are the advantages of in situ hybridization for gene expression analysis?
In situ hybridization can be applied to frozen tissues, maximizing use of difficult-to-obtain samples. It can be combined with other techniques like immunohistochemistry to detect both protein and active mRNA simultaneously. However, samples with low DNA and RNA copy numbers may present challenges for target identification.
Q7: How are probes labeled and detected in in situ hybridization?
Probes are labeled using radioisotopes (3H, 35S, 32P), non-radioactive labels (biotin, digoxigenin, fluorescein), or fluorescent dyes attached via end-labeling, nick-translation, or random primer synthesis. These labeled probes enable detection through reporter genes or antibodies tagged with fluorescent or colorimetric dyes, allowing visualization of hybridized target sequences.