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血液分子生物学检验技术主要包括PCR技术、DNA测序技术、限制性片段长度多态性(RFLP)、转基因技术及基因芯片(DNA-chip)技术等分子生物学技术。目前这些技术已应用于血液病基因分析、基因诊断、白血病分型、指导治疗、判断预后和微小残留病检测等方面。
一、核酸分子杂交技术原理和方法
1、Southern印迹杂交
2、Northern印迹杂交
3、核酸原位杂交
二、聚合酶链反应原理和常用PCR产物检查方法
聚合酶链反应(polymerasechainreaction,PCR)技术于1985年由美国Mullis等建立。PCR技术使体外扩增核酸片段成为可能,使人们能够在几小时内从试管中获得大量特异核酸片段。由于核酸是生物体储存和传递遗传信息的载体,因此能够迅速获得大量特异核酸片段的PCR技术给生命科学各个领域的研究手段带来了革命性的变化。该技术已经与DNA克隆、DNA重组和DNA测序等技术一样成为血液分子生物学一项不可缺少的工具。
1、PCR产物检测
(1)琼脂糖凝胶电泳;;(2)Southern印迹杂交;(3)斑点杂交法;(4)PCR-ELISA法;(5)原位杂交法。2、以PCR为基础的相关技术
近年来PCR技术在应用的过程中得到了进一步的发展。目前已出现多种以PCR为基础的PCR相关技术,形成了适用于不同目的的PCR技术系列,以下是几种在血液学及检验领域应用较多的PCR相关技术。
(1)逆转录PCR
逆转录PCR(reversetranscriptionPCR,RT-PCR)是以细胞内总RNA或mRNA为材料进行的体外扩增技术。由于耐热的DNA聚合酶不能以RNA或mRNA作为模板,因此必须先将总RNA或mRNA作逆转录,生成与之互补的cDNA,然后再以cDNA作为模板进行PCR扩增,得到所需要的目的基因片段。RT-PCR常用于克隆cDNA、合成cDNA探针以及分析基因表达等。
(2)定量PCR
最初的PCR技术只是用于定性检测DNA或RNA,对PCR产物的数量并不重视。随着科学研究的逐步深入,人们开始考虑用PCR技术来进行DNA或RNA的定量检测,随之出现了定量PCR(quantitativePCR,Q-PCR)技术这一新名词。目前常用的Q-PCR技术可分为终点法和实时法。
(3)多重PCR
多重PCR(multiplexPCR)即在同一反应体系中加入多对引物,以同时扩增一份DNA样品中多个不同序列的靶片段。多对引物间的组合必须满足二个条件,一是将反应条件较为接近的引物组合在一起,以使该反应条件能尽量适合所有被扩增片段,二是同一反应内各扩增片段的大小应不同,以便检测时能通过电泳将各片段分离开。多重PCR比较适用于被检测基因较大,突变点较多的基因。
(4)差异显示PCR
差异显示PCR(differentialdisplayPCR,DD-PCR)是一种以逆转录PCR为基础的研究基因表达差异的技术。基因在不同组织细胞中的表达不同,在细胞的不同发育阶段和状态中的表达也有差异。研究基因表达谱的变化有助于理解细胞分化、增殖、细胞周期的调节和细胞衰老、凋亡的过程。
(5)原位PCR
原位PCR(insituPCR)是指组织固定处理细胞内的DNA或RNA,并以其作为靶序列进行PCR反应的过程。原位PCR与普通PCR的主要区别在于模板的制备。经脱蜡处理的组织切片或细胞悬液均可作为扩增样品,所有反应在载玻片上进行。原位PCR技术不仅不需要从组织细胞中分离模板DNA或RNA,而且能在细胞原位进行PCR扩增,大大地提高了检测的灵敏度。目前,原位PCR已成为研究靶基因序列的细胞定位、组织分布和基因表达检测的重要手段。
4、分子生物学检查在血液学中的应用
(1)恶性血液病融合基因的检测。白血病染色体相互易位是导致染色体重排的最常见原因。染色体重排在分子水平上常形成融合基因。重组产生的融合基因及其融合蛋白是疾病的特异性分子标志。融合基因检测对疾病的诊断、分型、治疗方案的选择、预后判断及微小残留病的检测都有重要的意义。
(2)免疫球蛋白重链(IgH)基因和T细胞受体(TCR)基因重排的检测。IgH和TCR的编码基因具有多态性。IgH基因重排是产生个体多样性和独特性的主要原因。由于白血病细胞源于造血干细胞,所以白血病细胞是单克隆性的。用PCR方法对重排基因进行扩增,正常白细胞的扩增产物大小不等,呈模糊的阶梯状,而白血病细胞扩增产物经电泳后条带是单一的。约80%的B淋巴细胞白血病可检测到IgH基因重排。通过PCR方法检测IgH和TCR基因重排,有助于急性淋巴细胞白血病的分型以及微量残留的检测。
(3)遗传性血液病的诊断。血红蛋白病是常见的遗传性溶血性疾病,血友病是常见的遗传性出血性疾病。基因缺陷包括基因缺失、点突变、插入、倒位等。对于基因重排,可通过RT-PCR进行检测;对于点突变则可用PCR结合酶切位点分析,即当点突变使某一酶切位点消失或在某一区域出现新的酶切位点时,可用该酶切点两侧的引物进行扩增,然后将扩增产物用适当的内切酶切割,根据电泳图谱来判断有无内切酶切点的改变。对于与限制性内切酶点无连锁的点突变,则可采用PCR结合特异寡核苷酸探针(ASO)斑点杂交法进行诊断。
(4)肿瘤细胞多药耐药基因的检测。多药耐药性(multidrug
resistance,MDR)是指肿瘤细胞接触了一种药物以后,不但对该药产生耐药性,而且对其他结构的作用机制不同的药物也产生耐药性。研究发现,MDR的出现常与多药耐药基因(MDR1)过度表达有关,目前已建立Northern印迹法、斑点和狭缝印迹法、RT-PCR法及原位杂交法,从mRNA水平对患者进行测定,了解肿瘤细胞的耐药特性。有研究表明,急性髓细胞白血病MDR1的表达与预后有密切相关,即MDR1阳性者CR率低,生存期短,且易早期复发。
一、核酸分子杂交技术原理和方法
1、Southern印迹杂交
2、Northern印迹杂交
3、核酸原位杂交
二、聚合酶链反应原理和常用PCR产物检查方法
聚合酶链反应(polymerasechainreaction,PCR)技术于1985年由美国Mullis等建立。PCR技术使体外扩增核酸片段成为可能,使人们能够在几小时内从试管中获得大量特异核酸片段。由于核酸是生物体储存和传递遗传信息的载体,因此能够迅速获得大量特异核酸片段的PCR技术给生命科学各个领域的研究手段带来了革命性的变化。该技术已经与DNA克隆、DNA重组和DNA测序等技术一样成为血液分子生物学一项不可缺少的工具。
1、PCR产物检测
(1)琼脂糖凝胶电泳;;(2)Southern印迹杂交;(3)斑点杂交法;(4)PCR-ELISA法;(5)原位杂交法。2、以PCR为基础的相关技术
近年来PCR技术在应用的过程中得到了进一步的发展。目前已出现多种以PCR为基础的PCR相关技术,形成了适用于不同目的的PCR技术系列,以下是几种在血液学及检验领域应用较多的PCR相关技术。
(1)逆转录PCR
逆转录PCR(reversetranscriptionPCR,RT-PCR)是以细胞内总RNA或mRNA为材料进行的体外扩增技术。由于耐热的DNA聚合酶不能以RNA或mRNA作为模板,因此必须先将总RNA或mRNA作逆转录,生成与之互补的cDNA,然后再以cDNA作为模板进行PCR扩增,得到所需要的目的基因片段。RT-PCR常用于克隆cDNA、合成cDNA探针以及分析基因表达等。
(2)定量PCR
最初的PCR技术只是用于定性检测DNA或RNA,对PCR产物的数量并不重视。随着科学研究的逐步深入,人们开始考虑用PCR技术来进行DNA或RNA的定量检测,随之出现了定量PCR(quantitativePCR,Q-PCR)技术这一新名词。目前常用的Q-PCR技术可分为终点法和实时法。
(3)多重PCR
多重PCR(multiplexPCR)即在同一反应体系中加入多对引物,以同时扩增一份DNA样品中多个不同序列的靶片段。多对引物间的组合必须满足二个条件,一是将反应条件较为接近的引物组合在一起,以使该反应条件能尽量适合所有被扩增片段,二是同一反应内各扩增片段的大小应不同,以便检测时能通过电泳将各片段分离开。多重PCR比较适用于被检测基因较大,突变点较多的基因。
(4)差异显示PCR
差异显示PCR(differentialdisplayPCR,DD-PCR)是一种以逆转录PCR为基础的研究基因表达差异的技术。基因在不同组织细胞中的表达不同,在细胞的不同发育阶段和状态中的表达也有差异。研究基因表达谱的变化有助于理解细胞分化、增殖、细胞周期的调节和细胞衰老、凋亡的过程。
(5)原位PCR
原位PCR(insituPCR)是指组织固定处理细胞内的DNA或RNA,并以其作为靶序列进行PCR反应的过程。原位PCR与普通PCR的主要区别在于模板的制备。经脱蜡处理的组织切片或细胞悬液均可作为扩增样品,所有反应在载玻片上进行。原位PCR技术不仅不需要从组织细胞中分离模板DNA或RNA,而且能在细胞原位进行PCR扩增,大大地提高了检测的灵敏度。目前,原位PCR已成为研究靶基因序列的细胞定位、组织分布和基因表达检测的重要手段。
4、分子生物学检查在血液学中的应用
(1)恶性血液病融合基因的检测。白血病染色体相互易位是导致染色体重排的最常见原因。染色体重排在分子水平上常形成融合基因。重组产生的融合基因及其融合蛋白是疾病的特异性分子标志。融合基因检测对疾病的诊断、分型、治疗方案的选择、预后判断及微小残留病的检测都有重要的意义。
(2)免疫球蛋白重链(IgH)基因和T细胞受体(TCR)基因重排的检测。IgH和TCR的编码基因具有多态性。IgH基因重排是产生个体多样性和独特性的主要原因。由于白血病细胞源于造血干细胞,所以白血病细胞是单克隆性的。用PCR方法对重排基因进行扩增,正常白细胞的扩增产物大小不等,呈模糊的阶梯状,而白血病细胞扩增产物经电泳后条带是单一的。约80%的B淋巴细胞白血病可检测到IgH基因重排。通过PCR方法检测IgH和TCR基因重排,有助于急性淋巴细胞白血病的分型以及微量残留的检测。
(3)遗传性血液病的诊断。血红蛋白病是常见的遗传性溶血性疾病,血友病是常见的遗传性出血性疾病。基因缺陷包括基因缺失、点突变、插入、倒位等。对于基因重排,可通过RT-PCR进行检测;对于点突变则可用PCR结合酶切位点分析,即当点突变使某一酶切位点消失或在某一区域出现新的酶切位点时,可用该酶切点两侧的引物进行扩增,然后将扩增产物用适当的内切酶切割,根据电泳图谱来判断有无内切酶切点的改变。对于与限制性内切酶点无连锁的点突变,则可采用PCR结合特异寡核苷酸探针(ASO)斑点杂交法进行诊断。
(4)肿瘤细胞多药耐药基因的检测。多药耐药性(multidrug
resistance,MDR)是指肿瘤细胞接触了一种药物以后,不但对该药产生耐药性,而且对其他结构的作用机制不同的药物也产生耐药性。研究发现,MDR的出现常与多药耐药基因(MDR1)过度表达有关,目前已建立Northern印迹法、斑点和狭缝印迹法、RT-PCR法及原位杂交法,从mRNA水平对患者进行测定,了解肿瘤细胞的耐药特性。有研究表明,急性髓细胞白血病MDR1的表达与预后有密切相关,即MDR1阳性者CR率低,生存期短,且易早期复发。