荧光原位杂交技术（FISH）原理及应用

作者：张馨予

学习感悟：荧光标记的发展已经有了一段时间，但这门技术已经分支出了许多技术，已经应用于多个领域中。荧光原位杂交技术是一种非放射性分子遗传学实验技术。

（2015年福建高考试题）绿色荧光标记的X染色体DNA深针（X探针），仅能与细胞内的X染色体DNA的一段特定序列杂交，并使该处呈现绿色荧光亮点，同理，红色荧光标记的Y染色体的DNA探针（Y探针）可使Y染色体呈现一个红色荧光亮点，同时用这两种探针检测体细胞，可诊断性染色体数目是否存在异常，医院对某夫妇及其流产胎儿的体细胞进行检测，结果如图所示，下列分析正确的是（　　）

A．X染色体DNA上必定有一段与X探针相同的碱基序列

B．据图分析可知妻子患X染色体伴性遗传病

C．妻子的父母至少有一方患有性染色体数目异常疾病

D．该夫妇选择生女儿可避免性染色体数目异常疾病的发生

分析：根据题干背景，X探针与Y探针分别具有一段与X和Y染色体相同的碱基序列，可以分别与X和Y染色体结合，使相应染色体呈现荧光标记，A正确；据图分析，妻子具有3条X染色体，属于染色体数目异常，至于妻子是否由于X染色体上具有致病基因导致的伴性遗传，B错误；本题的图形中没有显示相关基因的种类Y精子的结合的结果，也有可能来自母亲产生的含X的正常卵细胞与父亲产生的含XY精子的结合的结果，因此，对于该对夫妇来说，选择性生育并不能解决该遗传病出现的问题，D错误。

故选：A。

荧光标记技术指利用一些能发射荧光的物质共价结合或物理吸附在所要研究分子的某个基团上，利用它的荧光特性来提供被研究对象的信息。上述试题的技术是在原荧光标记技术基础上发展起来的荧光原位杂交技术。

一、荧光原位杂交技术的问世

1969年，Gall和Pardue等首次将同位素探针用于原位杂交实验，获得成功。1987年，染色体原位抑制杂交法的创建，使FISH技术得以迅速发展。随后，Cremer等用生物素和汞或氨基乙酰荧光素等非放射性物质标记探针，创立了双色FISH技术。1990年，Nederlof等用3种荧光素成功探测出了3种以上的靶位DNA序列，从而宣告了多色FISH技术的问世。

二、荧光原位杂交技术的原理

荧光，又作“萤光”，是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。在日常生活中，人们通常广义地把各种微弱的光亮都称为荧光，而不去仔细追究和区分其发光原理。利用荧光染料与被研究对象（蛋白、多肽等）吸附或共价结合后其荧光特性发生改变，从而反映有关研究对象性能的信息。

荧光标记染色体的基本原理是通过标记的DNA探针与细胞核内的DNA靶序列杂交，获得细胞内多条染色体（或染色体片段）或多种基因状态的信息。

用已知的荧光素标记单链核酸为探针，按照碱基互补的原则，与待检材料中未知的单链核酸进行特异性结合，形成可被检测的杂交双链核酸。由于DNA分子在染色体上是沿着染色体纵轴呈线性排列，因而可以探针直接与染色体进行杂交从而将特定的基因在染色体上定位。

三、应用

该技术不但可用于已知基因或序列的染色体定位，而且也可用于未克隆基因或遗传标记及染色体畸变的研究。在基因定性、定量、整合、表达等方面的研究中颇具优势。

标记同一DNA链与不同种必细胞的染色体杂交，可以找出不同种属之间的同源基因以及基因在染色休上的位置，从而了解种属之间的进化关系。

四、荧光标记染料的种类

1．荧光素类染料