核酸原位杂交(ISH)在哺乳动物基因定位领域取得了显著进展,推动了基因功能研究、疾病诊断及发育生物学等多个方向的发展。
以下为具体进展:
1.技术优化与灵敏度提升:通过改进探针设计、优化杂交条件及采用自动化仪器,显著提升了ISH的检测分辨率与特异性。例如,采用高亲和力探针和优化杂交动力学参数,可在单细胞水平实现靶基因的精确定位,同时降低试剂消耗与时间成本。此外,双标记探针结合级联信号放大技术,使检测限达到10拷贝/细胞,信噪比提升3倍。
2.非放射性标记与荧光原位杂交(FISH)的普及:传统的放射性标记探针逐渐被非放射性标记(如生物素、地高辛、荧光素)取代,克服了放射性污染、实验周期长等缺点。FISH技术利用荧光素标记探针,结合共聚焦显微镜,实现了基因在染色体上的高分辨率定位,并可进行多色标记,同时分析多个基因或染色体异常。
3.单细胞与空间转录组学中的应用:ISH技术不断向单细胞水平发展,能够在单个细胞中解析基因表达的空间分布,为研究细胞异质性和组织微环境提供了重要工具。结合空间转录组学技术,ISH可揭示基因在组织中的三维表达模式,推动了对发育过程、疾病机制和肿瘤微环境的理解。
4.临床诊断与疾病研究中的应用:ISH在临床诊断中发挥了重要作用,例如检测乳腺癌组织中的HER2基因扩增,与FISH结果一致性达98%,且检测周期显著缩短。此外,ISH还可用于检测病原体、分析异常基因表达,为疾病的早期诊断和治疗提供了依据。
5.自动化与高通量技术的发展:自动化仪器的引入(如威尼德原位杂交仪)解决了传统技术中温度波动导致的杂交效率不均问题,密闭式反应腔设计避免了蒸发干扰,尤其适用于长时程实验。模块化设计支持同时处理多个样本,显著提升了通量并降低了人力成本。
6.与其他技术的整合:ISH与基因组测序、表观遗传组学、CRISPR基因编辑等技术结合,构建了多维度基因组研究平台。例如,在基因编辑后,利用ISH验证编辑效果,解析基因功能。此外,ISH还可与三维基因组学技术结合,研究染色体高级结构与基因表达调控的关系。