在RNA的雜交檢測實驗中，應用標記的RNA 探針將獲得高靈敏度的雜交檢測結果，與DNA 探針相比，檢測靈敏度提高10-100倍。因為對于不同的雜交體類型來說，RNA-RNA雜交體的結合強度高于RNA-DNA和DNA-DNA雜交體。對于通過Northern blots檢測低濃度mRNA，以及原位雜交的核酸定位檢測等應用，RNA探針是一種理想選擇。RNA探針同樣也適用于Southern blots，文庫篩選，斑點雜交等應用。但是，在RNA探針制備過程和整個雜交實驗過程中，必須注意RNAse的防污染操作。

 

制備RNA探針的常用方法是構建含探針標記模板的重組質粒，將克隆子的轉錄區下游進行限制性酶切線性化后，進行體外轉錄的探針合成反應。當然，采用的質粒上必須含有SP6，T3或T7  RNA聚合酶的啟動子序列。體外轉錄法合成的探針量很大，通常情況下，1μg的DNA模板進行反應，將得到20μg的標記RNA探針。

另一種更加直接的體外轉錄標記法，是先通過PCR方法制備DNA探針模板。擴增引物需要特殊設計，包含SP6，T3或T7  RNA聚合酶的啟動子序列。

 

對于原位雜交的應用，為了更好地進行雜交反應的質控，建議在制備反義鏈探針的同時，也制備正義鏈的探針，用作雜交實驗的陰性對照。在原位雜交實驗前，首先通過Northern blots實驗驗證探針的有效性和目標轉錄子在不同樣本中的表達模式，有助于簡化后續原位雜交實驗的優化流程和結果解釋。

 

 

以地高辛（DIG）的探針標記方法為例，羅氏DIG Northern Starter Kit的操作指南中建議，如果直接通過PCR方法制備DNA探針模板，反義鏈端的反向擴增引物應包括T7  RNA聚合酶的啟動子序列5'-AATACGACTCACTATAGG-3'（后續通過T7 RNA轉錄），或T3啟動子序列5'-ATTAACCCTCACTAAAGG-3'（通過T3 RNA轉錄）。

 

通過此方法獲得的特定PCR產物，無需經過純化，即可用于下游探針合成。對于地高辛標記系統，在體外轉錄合成的探針片段中，大約每隔3個UTP位點會插入一個DIG標記的UTP分子（DIG-11-UTP）。核苷酸混合底物中未標記UTP和DIG-11-UTP的比例很重要，因為在使用地高辛抗體進行含DIG的雜交體的檢測時，探針上插入的DIG分子需排布在一個合適的空間位阻范圍，以利于抗體的順利結合，并獲得高靈敏度的檢測信號。

羅氏DIG Northern Starter Kit中提供理想濃度比例的含DIG-11-UTP的核苷酸混合底物。當實驗涉及的反義鏈探針的AU含量很高時，可通過加入未標記dNTPs的方法，適當調低DIG-11-UTP在核苷酸混合底物中的濃度。

 

 

DIG標記的RNA探針可以通過瓊脂糖凝膠電泳檢測其片段長度和純度。如未標記的相同RNA序列比較，由于DIG分子的插入，被標記的RNA將會在泳道中呈現分子量的變化。（圖1）

圖1：通過1.2%的瓊脂糖凝膠電泳驗證DIG探針標記反應的有效性。每個泳道的RNA加樣量為100ng。（數據來源于Roche Cancer Research Application Note No. 10, Weil et al., June 2011）

 

在進行雜交實驗前，檢驗所合成探針的靈敏度是非常重要的一個步驟，是進行實驗優化和獲得可重復性雜交結果的前提。過高的探針濃度將引起高雜交背景，過低的探針濃度將使得雜交信號變弱甚至缺失。

通過斑點雜交實驗可以驗證DIG標記探針的靈敏度（圖2）。將標記好的探針進行一系列的濃度梯度稀釋，點樣于陽離子尼龍膜上。同時，DIG Northern Starter Kit中提供有已知濃度的DIG標記的β-actin RNA作為陽性對照。將樣品點樣并交聯在膜上后，直接進行抗體結合和底物化學發光檢測（偶聯AP的地高辛抗體和CDP-Star化學發光檢測體系，均在試劑盒中提供）。DIG標記的探針如在0.1pg的稀釋點處顯色，表明標記探針的靈敏度十分理想。進行雜交實驗的探針靈敏度應至少達到1pg稀釋點的檢出，否則探針的靈敏度不足以獲得穩定的雜交研究結果。

圖2： DIG探針標記反應的靈敏度檢測實驗。顯色條件為羅氏化學發光試劑CDP-Star，曝光5min。該實驗結果表明，所有探針（除p53探針）均在0.1pg濃度處檢出。（數據來源于Roche Cancer Research Application Note No. 10, Weil et al., June 2011）

 

 

增加啟動子序列的長度將對探針標記效率產生影響，獲得更高產量的探針（圖3）。如可將T3啟動子的序列增長為5'-AATTAACCCTCACTAAAGGGAGA-3'; T7啟動子的序列增長為5'-TAATACGACTCACTATAGGGAGA-3'。

圖3：T3/T7啟動子序列長度對探針標記效率的影響。在基礎啟動子序列（啟動轉錄翻譯所需的最短序列）上附加4個堿基，可顯著增加探針的轉錄合成產量。（數據來源于Roche Cancer Research Application Note No. 10, Weil et al., June 2011）

 

羅氏地高辛產品系列廣泛應用于核酸標記和雜交檢測，具有高度靈敏、標記檢測方便和探針可重復使用等特點。地高辛標記的探針可在-15 ~ -25°C穩定保存至少一年的時間。

 

DIG Northern Starter Kit是為DIG 系統初次使用者設計的試劑盒，試劑盒中包含了獲得成功、可重復的雜交檢測結果的所有必須試劑。該試劑盒以線性化DNA為模板，通過體外轉錄過程合成大量RNA轉錄本，RNA分子合成過程中摻入DIG-11-UTP底物，從而獲得DIG標記的RNA探針。DIG Northern Starter Kit中的DIG Easy Hyb是專為地高辛雜交系統優化的雜交緩沖液。在進行雜交體檢測時，應用試劑盒提供的偶聯有堿性磷酸酶（AP）的DIG抗體和CDP-Star化學發光底物，在短時間內獲得高度靈敏、特異的雜交檢測結果。

配合使用DIG Wash and Block Buffer Set，能夠避免配制雜交過程中用到的洗滌和封閉緩沖液的麻煩，并有助于提高雜交檢測的質量和重復性。

 

當您對地高辛系統熟悉后，可根據您的研究需求靈活選擇地高辛RNA標記反應液（DIG RNA Labeling Mix）和試劑盒（DIG RNA Labeling Kit），及其他檢測系統（DIG Luminescent Detection Kit和DIG Nucleic Acid Detection Kit）。