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单词 核酸分子杂交技术
释义

【核酸分子杂交技术】
 

拼译:technic of nucleic acid molecular hybridization
 

核酸分子杂交技术是根据同源DNA或RNA片断能互补杂交的原理而设计的一种诊断技术,是诊断传染病、遗传病的重要手段之一,在生物学和医学上有着广泛的应用前景。

1975年,斯奥森(E.M.Southern)首先创用DAN分子鉴定和杂交方法;1977年,阿维因(J.C.Alwine)建立RNA分子鉴定和分析的Northern杂交方法;1978年,布拉希克(M.Brahic)建立基因定位和表达的原位杂交技术;1979年,瓦那斯(R,B.Wallce)建立分析DNA的寡核苷酸杂交方法;1980年,布朗兹玛(J.Brandsma)建立点杂交技术。

核酸分子杂交技术,由探针制备、样品处理和杂交反应3部分组成。

探针制备 在掌握目的DNA核苷酸序列基础上,应用分子克隆技术,将目的DNA序列扩增,亦可由DNA合成器制成含数十对碱基的寡核苷酸探针,用标记物加以标记,即可使用。新制备的单链DNA探针在正式使用前,应做性能试验观察效果。

样品处理 一般过程是浓缩样品,加去垢剂和蛋白酶,使样品中DNA释出,再经碱变性和加温,使DNA解离为两股单链,结合在硝酸纤维素膜或其它载体上。

杂交反应 将探针与样品在一定条件下杂交、漂洗。若样品不含目的DNA,则探针被漂洗掉,载体上无标记物检出;若样品含目的DNA,则探针与之杂交结合,不被漂洗掉,载体上可检出标记物。这一步涉及的因素有离子强度、pH、温度、反应时间、探针浓度和纯度等。

与传统检测技术相比,本技术由于仅与同源核苷酸序列杂交,而具有高度特异性;同时具有高敏感性如能检出含菌量仅为1000个或1μl血含25个恶性疟原虫的样品等。对于传染病,它能在可测抗体水平出现之前,检出病原体DNA,即绕过基因产物(酶或蛋白质),直接检测基因进行诊断,因此其作出诊断的时间和检验过程所需的时间均明显缩短。此外,还具有重复性好,一次检测大量样品等优点。

这项技术在以下3个方面得到日益广泛的应用:

传染病诊断 用于检测目的病毒核酸,包括EB病毒、单纯疱疹病毒、乙型肝炎病毒等50种以上探针;在检测致病菌方面,已用于致病性大肠杆菌、结核杆菌、军团菌等多种细菌的检测,仅淋球菌即有质粒DNA探针、染色体DNA探针和RNA探针;在寄生虫学方面,用于锥虫、恶性疟原虫、黑热病原虫等检测。

产前基因诊断 用于血红蛋白病、血友病、苯丙酮尿症、舞蹈病等20多种遗传病的产前诊断。为实现人类优生目标开拓了崭新前景。

人类个体身分鉴定 用于运动员性别鉴定、亲子关系鉴定、罪犯身分鉴定;阵亡现役军人身分确定疑难者的鉴定;以及用于人类学、考古学、民族迁徙史等方面的研究。

该技术在实践中不断得到改进和发展。探针标记物,由放射性同位素发展为生物素、光生物素、化学发光物(吖啶酯等)和酶等;在探针方面,除DNA探针外,还研制出RNA探针;样品处理和杂交,应用高浓度硫氰酸胍,直接使细胞裂解释出核酸和解链,形成适宜直接杂交的液相环境,简化了操作过程,使整个技术朝着灵敏、快速、简便的方向发展。

1985年穆利斯(K.B.Mullis)和塞基(R.K.Saiki)等建立聚合酶链反应(Polymerase chain reaction PCR)。PCR能在体外通过DNA聚合酶将目的DNA序列快速扩增106倍,使极微量目的DNA扩增到可检测水平。这项技术使实验室获取目的DNA序列的工作变得简便而快速,使核酸分子杂交技术的敏感性和应用范围有了突破性进展,其灵敏度可达10-15g水平。

核酸杂交技术作为“20世纪生物学一项杰出成就”,在相关领域有着十分广阔的应用和发展前景。

【参考文献】:

1 Southern E M.J Mol Bio,1975,98∶503

2 中国医学百科全书.医学遗传学分卷.上海;上海科学技术出版社,1984.157

3 Saiki R K,et al.Science,1985,230∶1350

4 Thompson J,et al.Anal Biochem,1987,163∶281

5 Arnold Jr LT,et al.Clin Chem,1989,35∶1588

6 蓝鸿泰.中华医学检验杂志,1991,6∶362~365

(南京雨花台区卫生防疫站戴启明副主任技师撰)

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