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  原位雜交技術(In Situ Hybridization, ISH)是結合分子生物學細胞學以及組織化學的一門新興技術。此技術始於1969年,耶魯大學的Gall等人首先將爪蟾核醣體基因探針與其母卵細胞雜交,將該基因進行定位。另外,Buongiorno—Nardelli和Amaldi等人相繼利用同位素標記核酸探針,進行細胞或組織的基因定位,而創造了原位雜交技術[1]

  直至20世紀80年代末,原有的放射性原位雜交技術慢慢轉型為以螢光染料的探針進行偵測,讓此技術更加安全、穩定及容易操作,而更重要的,現今可以透過不同螢光染料,同時在同一個檢體上做不同偵測[2]。目前此項技術更應用於動植物基因組結構研究、病毒感染分析、染色體精細結構變異分析、產前診斷、腫瘤遺傳學以及基因進化等許多研究領域[3]

  原位雜交技術的基本原理,以標記的單鏈核酸探針,按照鹼基互補的原理,與組織、細胞或染色體上的單鏈核酸(DNA或RNA)進行雜交,透過螢光或放射線標記,形成能被偵測的雜交雙鏈核酸[2][3]。因此,原位雜交技術有3個重要的因素,(1)固定的組織、細胞或染色體;(2)標定的單股核甘酸序列(探針);(3)結合探針的標記物(螢光或放射線)。

以下介紹幾種原位雜交技術[1]

1、基因組原位雜交技術(Genome in situ hybridization,GISH),GISH是主要是利用物種之間DNA同源性的差異,用另一物種的基因組DNA以適當的濃度,在目標染色體上進行原位雜交。其技術最初應用於動物方面的研究,而在植物上最早應用於鑑別小麥雜種和栽培種的鑒定 [1]

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圖一、基因組原位雜交技術之結果

2、螢光原位雜交技術(Fluorescence in situ hybridization,FISH),FISH是以螢光染劑取代放射線的原位雜交技術。此技術主要利用螢光標記的單鏈核酸片段為探針,與檢體中的組織、細胞或染色體的單鏈核酸進行雜交反應,再透過螢光檢測系統檢測檢體中的螢光訊號,進而確定其雜交位點。FISH的靈敏高度、汙染低、操作便利,目前已被廣泛使用於染色體的鑑定基因定位異常染色體檢測等領域。

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圖二、螢光原位雜交技術之結果

3、多彩色螢光原位雜交技術(Multicolor fluorescence in situ hybridization,mFISH),mFISH是以FISH做為基礎而發展出來的新技術,此技術主要利用不同顏色螢光標定之探針進行原位雜交反應,能同時偵測多個靶位,並呈現不同的螢光。mFISH突破了傳統原位雜交技術的限制,能同時檢測多個基因,在檢測遺傳物質的突變及染色體上基因定位等得到更多元的應用。

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圖三、傳統染色體染色(G-banding技術)

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圖四、多彩色螢光原位雜交技術之結果

4、原位PCR,此技術為原位雜交技術結合傳統PCR技術,也就是在組織、細胞或染色體上直接進行原位PCR擴增,放大其拷貝數,最後再透過原位雜交技術進行定位定性定量的偵測。原位PCR技術提高了原位雜交的靈敏度及專一性,可用於低拷貝的基因定位,為原位雜交技術提供更寬闊的發展。

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圖五、原位PCR的操作步驟

  原位雜交技術具有高靈敏度準確性,因此廣泛被應用於基因定位、性別鑑定與基因圖譜等的研究或檢驗。目前在植物的研究較為廣泛,在棉花、麥類及樹木的遺傳育種,畜牧業用於基因定位、基因圖譜及轉殖基因等的檢測與鑑定,魚類與貝類的基因定位,蝦類的病毒檢測[1],在醫療上更用於檢測染色體異常或基因突變[4]。隨著原位雜交技術的不斷改進與檢測手段的改進,在未來更會有更廣泛的應用。

 

參考資料:

1. A+醫學百科 http://t.cn/RETtPO5

2. CYTOTEST https://www.cytotest.com/tw/fish.asp

3. 壹讀https://read01.com/Ldk3gg.html

4. 衛福部國民健康署http://t.cn/REnL9Oo

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