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  • 發布時間:2019-03-25 22:55 原文鏈接: 電鏡原位雜交技術實驗

    電鏡原位雜交實驗可以用于:(1)研究特定核苷酸序列的亞細胞定位;(2)許多研究者已經從光學顯微觀察擴展到對超微結構的觀察。(3)特別是利用地高辛或生物素作為報告分子的非放射性探針,不必像放射性探針那樣需要長時間暴露,因此整個過程可以在 24 h 內完成。

    實驗方法原理從理論上講,前包埋原位雜交技術的敏感性高于后包埋原位雜交技術,因為前者可觀察到來自整個切片厚度的信號。但是,探針并不一定能穿透整個切片厚度,特別是用較長的探針。為了增加穿透性,經常應用凍融法或者蛋白酶和去污劑處理,而這樣做會導致一些胞內成分如核糖體的丟失,嚴重時會造成超微結構的形態改變。更不利的一個因素是如果沒有強大的透性處理,就不能用較大的金交聯物(>5nm) 顯示雜交探針。

    作為替代,可以用過氧化物酶交聯和超微金交聯物(<lnm)。過氧化物酶可以用二氨基聯苯胺顯色,但缺點是分辨率太低,且不能對反應產物定量。超微交聯物則太小而不能在顯微鏡下直接觀察到,必須通過銀染増強后才能被看見(Danscher1981),但這一過程又可能產生一些大小不規則的銀顆粒,從而妨礙目標物的準確定位。而且,已有報道銀染增強能對超微結構產生負面影響(Eggeretal.1994;Macvilleetal.1995)。

    因此,相對而言,后包埋雜交技術是更好的方法,它既能保持良好的超微形態結構又具有合理的敏感性。由于只是切片的表面被標記,還可以用較大金交聯物來顯示雜交探針。親水樹脂(如 LowicrylK4M、HM20、LRWhite、LRGold 以及 Bioacryl) 明顯優于傳統的 EM 包埋劑(如 Epon 和 Araldite),因為前者的親水性大大增強了探針接近靶核酸序列的能力。有些非包埋方法,如常常提到的冰凍切片技術,則結合了前包埋和后包埋兩種方法的優點,即探針接近靶核酸序列的能力高和超微結構的良好保持。但是這種方法也有缺點,如所需設備昂貴,要有熟練的技術人員去操作,而且,切片對變性處理非常敏感,以至于會造成部分超微結構和靶核酸序列的丟失。上述三種方法的選擇取決于研究者的需要和樣本的情況,應當根據具體情況分別對待。這三種方法的優缺點已總結在表 3-1 中。以我們的經驗來看,非包埋法在敏感度和超微結構的保持上結果最好。而且,在操作過程中可以很容易地與免疫細胞化學相結合,用以在相同的切片中鑒定其他物質(如神經肽等)。我們已經利用該技術來研究軟體動物神經元中編碼神經肽的 mRNA 在軸突部分的超微結構定位。
    實驗材料

    組織樣品

    試劑、試劑盒

    配比溶液

    儀器、耗材

    冷凍超薄切片機電子顯微鏡鎳 網(75目)

    實驗步驟

    一、超薄冰凍切片的組織固定

    1.用干凈的玻璃器皿或者一次性器皿配制固定劑

    2.用新鮮配制的固定劑

    3.2%~4% 的多聚甲醛和0.2% 戊二醛固定組織。戊二醛對于確保良好的超微結構是必要的。然而由于固定劑的交聯特性,更高濃度(>0.5%) 則嚴重阻礙探針的穿透。因此,對于要用于研究的毎個樣本,必須在超微結構保持和探針穿透性之間找到平衡點。

    二、固定和樣本制備

    小塊組織采用浸泡固定。對于大的組織,如大鼠的腦,建議用灌注固定法。

    1.過浸泡固定小塊組織,4℃ 過夜。

    2.Imol/L 磷酸鹽緩沖液洗滌組織 2 次,每次 10 min。

    3.用含有 0.15% 甘氨酸的 0.1mol/L 磷酸鹽緩沖液洗滌 2 次,每次 10 min。用含 2.3mol/L 的蔗糖 PBS 液浸泡組織至少 4 h,在浸泡時持續滾動小管子。

    三、標本制備

    在切片前將組織塊固定在標本支持物上;我們一般用銅釘固定。

    1.用砂紙將釘子表面打粗糙。

    2.洗滌釘子以去除小的金屬碎片。

    3.用 70% 乙醇洗滌釘子并用吸水紙干燥。

    4.從蔗糖溶液中取出組織并用解剖顯微鏡將組織定位于釘子上。. 用吸水紙吸去過多蔗糖。

    5.用干凈的鑷子把帶樣本的釘子放入液氮。

    6.在液氮中儲存樣本直至使用

    四、切片

    1.把組織樣本從液氮罐轉移至超薄切片機時,應確保沒有融化。

    2.超薄冰凍切片的理想溫度為 100~120℃。

    3.用干刀完成切片。

    4.常做一個厚切片(500nm) 用來定位組織以及檢查固定效果。這種厚切片能用 1% 甲苯胺藍溶液染色。

    5.細修剪標本邊緣能改善超薄切片質量。可用剃須刀片或者玻璃刀完成。

    6.對于薄切片(40~80nm),建議使用金剛石刀。

    7.用接種環把切片從刀片上分離下來。這種接種環是一個 I5 cm 的塑料把手接了一個小金屬套圈(直徑 2 mm),金屬套圈充滿 2.3md/L 蔗糖或是蔗糖/甲基纖維素混合液。

    8.用接種環收集切片后,讓它們短暫解凍,并立即轉移到篩網上。

    9.用蔗糖/甲基纖維素混合液收集切片有兩個優點,一是形態結構保持得更好更完整,二是篩網在冰箱中至少能儲存 3 個月。

    10.用透明塑料包被或碳包被的鎳網;銅網在處理過程中會氧化,形成骯臟的沉淀,從而干擾電鏡成像。

    五、電鏡原位雜交步驟

    將篩網(切片面朝下)放到含有 2% 明膠溶液的帶蓋培養皿上,在電熱板上 (37℃) 放置 5 min,然后在 37℃ 孵箱內放置 20 min。

    以下步驟都在小滴液體中完成。將小滴試劑(探針和抗體溶液用 5~10ul, 洗滌用 100ul) 點在封口膜蠟上,把篩網切片面朝下放在小滴上。

    該方法選用了蛋白 A-金交聯物。因為蛋白 A 與兔 IgG 的親和力高,而與羊 IgG 的親和力低,抗地高辛抗體多為山羊抗體,所以采用兔抗山羊二抗作信號放大的中介。

    1.于 0.15% 甘氨酸的 PBS 溫育 2 次,每次 5 min。

    2.用 2XSSC 溫育 2 次,每次 5 min。

    3.在無探針的雜交緩沖液中預雜交 20 min。

    4.加 O.Ig 探針液到 10ul 雜交混合液。

    5.雜交篩網放入一個密閉容器中,同時放入濕濾紙以防雜交緩沖液蒸發,于 50C 置 3 h。

    6.用 2XSSC 溫育 Imin。

    7.用 50% 甲酰胺和 2XSSC 混合液洗滌 2 次,每次 5 min。

    8.在密閉和濕化的容器中,于 50°C 用 50% 甲酰胺/2XSSC 混合液嚴格洗滌 3 次, 每次 20 min。

    9.用 2XSSC 洗滌 2 次,每次 5 min。

    10.用含 I%BSA 的 PBS 洗滌 3 次,每次 5 min。

    11.用含有 1% 魚明膠的 PBS 洗滌 lOmin。

    12.在山羊抗地高辛抗體(1:100 稀釋于含 1% 魚明膠的 PBS) 中室溫下溫育 Ih 或者 4C 過夜。

    13.用含有 1% 魚明膠的 PBS 洗滌 5 min。

    14.用含有 1%BSA 的 PBS 洗滌 3 次,每次 10 min。

    15.用含有 1% 魚明膠的 PBS 洗滌 5 min。

    16.在兔抗羊抗體(1:100 稀釋于含 1% 魚明膠的 PBS) 中溫育 30 min。

    17.用含有 1% 魚明膠的 PBS 洗滌 5 min。

    18.用含有 1%BSA 的 PBS 洗滌 3 次,每次 10 min。

    19.在蛋白 A-膠體金交聯物(稀釋于 1%BSA 的 PBS,稀釋比例依據使用說明)中溫育 20 min。

    20.PBS 洗滌 3 次,每次 15 min。

    21.在含 1% 戊二醛的 PBS 中固定 10 min。

    22.PBS 洗滌 5 min。

    23.蒸餾水洗滌 5 次,每次 Imin。

    24.在 2% 乙酸雙氧鈾液中溫育 5 min。

    25.用乙酸雙氧鈾/甲基纖維素洗滌 2 次,每次 Is。

    26.將切片包埋于乙酸雙氧鈾/甲基纖維素中,置冰上 10 min。

    27.用接種環從甲基纖維素液體小滴上移去篩網。

    28.用濾紙去除過多的甲基纖維素,將篩網留在接種環上并讓它風干 30 min。

    29.轉移篩網到篩網盒中

    六、免疫細胞化學

    電鏡原位雜交(EM-ISH) 與免疫細胞化學組合十分方便,在上述第 22 步后,接用以下方法:

    1.用含有 0.15% 甘氨酸的 PBS 洗滌 3 次,每次小于 10 min。

    2.用含 1% 魚明膠和 I%BSA 的 PBS 洗滌 5 min。

    3.與抗體(兔抗,稀釋于 1% 魚明膠和 1%BSA 的 PBS) 溫育 45 min。

    4.用含 I%BSA 的 PBS 洗滌 5 次,每次 Imin。

    5.與蛋白 A-膠體金交聯物(稀釋于 1%BSA 的 PBS) 溫育 20 min,可采用不同大小的金比較 ISH 信號的顯示。

    6.下接電鏡原位雜交方法的第 20 步。

    七、結果

    以往的研究已經顯示,在軟體動物椎實螺,能合成卵生激素(ELH) 的神經元的軸突內含有大量編碼 ELH 的 mRNAVanMinnen1994)。我們用 EM-ISH 研究這些編碼神經肽的 mRNA 的超微結構定位。首先,我們研究了 ELH 轉錄物在合成 ELH 神經元胞體內的定位。正如所料,發現它們主要與粗面內質網膜相關(圖 3-2A)。其他細胞器中(如線粒體、高爾基體、分泌囊泡)則沒有顯示 ELH 轉錄物的存在,這一點可以從圖 3-4 中觀察到,上述細胞器并未出現 ISH 信號(小金顆粒)和 ELH 免疫反應性物質(大金顆粒)的共定位。然后,我們研究了 ELH 轉錄物在神經元軸突內的精確定位,發現它們主要位于軸漿中(圖 3-3), 在含有 ELH 的核致密囊泡中則沒有其轉錄物的存在,這一點與以前的報道相符(Dirks1996)。

    在實驗中,我們主要觀察了編碼 ELHmRNA 的超微結構定位,同時也發現山羊抗地高辛抗血清能與含有 ELH 的核致密囊泡交叉反應。為了避免這一問題,我們使用了鼠抗地高辛單克隆抗體(步驟 12), 然后在第 16 步用兔抗鼠抗體來替代原來使用的兔抗羊抗體。以上數據進一步說明做 ISH 時設立正確對照實驗的必要性。

    收起 
    注意事項

    雜交與預雜交的溫度可以是55到60度不等,溫度越低,探針結合越好,溫度越高,背景越小。

    來源《現代神經科學研究技術》作者:U.Windhorst H. Johansson  翻譯:趙志奇 陳軍

    其他

    此方法有很高的敏感性和特異性,可進一步從分子水來探討細胞的功能表達及其調節機制。已成為當今細胞生物學、分子生物學研究的重要手段。


    來源《現代神經科學研究技術》作者:U.Windhorst H. Johansson  翻譯:趙志奇 陳軍



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