基础医学病理学新技术.pptx

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1、病理学的发展离不开病理技术的进步，纵观病理学的发展史，从器官病理学、细胞病理学、超微病理学、免疫病理学、分子病理学、远程病理学及当今的计算机网络信息病理学。每一个发展阶段都有新技术的革命。新技术使我们对疾病认识更加深入切实。从大体、细胞、超微结构、分子基因水平逐步深入，正如病理学前辈们所说：技术是病理学之母。第1页/共77页病理学技术包括传统病理学技术和现代新技术。有人体病理学技术和实验病理学技术，二者相互渗透，互为促进，传统的福尔马林固定、石蜡切片、HE染色是病理学的基本技术，已广泛应用于基础和临床病理学工作。根据科研的发展，临床病理学的需要，又不断产生新的技术。作为当代的医学生，要适应技术

2、的发展进步、了解病理学研究和临床实践中的一些新技术是必不可少的。现介绍一些新技术方法，供同学们在以后的学习工作中参考。第2页/共77页第一节第一节 组织与细胞化学检查组织与细胞化学检查 组织与细胞化学检查（Histochemistry and cytochemistry examination）是研究组织与细胞显微结构和超微结构的化学组成及其定位的科学。主要研究对象是生物大分子（如核酸、蛋白质、酶、多糖和脂类等）在细胞内的结构和功能活动中的分布与变化以及亚细胞组分和细胞器在整个生命活动中的作用等。第3页/共77页细胞化学方法能够对细胞内的各种成分进行定性、定位、定量研究，包括悬浮胸腹水细胞、血

3、液细胞以及体外培养细胞均能产生同样良好的效果。目前，用细胞化学技术所能显示的化学成分有蛋白质（显示某些特定蛋白、某些氨基酸或功能基）、核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）、糖类（如糖原、粘多糖和糖脂等）、脂类（如中性脂肪、磷脂和固醇等）、酶（包括水解酶如磷酸酶）、特异抗原（其化学本质可能是多肽、蛋白、糖蛋白等）、无机盐和微量元素（如铁、铜、锌、钻、镁等）。第4页/共77页 细胞化学染色的原理是细胞中的化学成分和其细胞化学染色的原理是细胞中的化学成分和其相应的底物呈一系列的化学反应，形成于显微镜下可相应的底物呈一系列的化学反应，形成于显微镜下可见到的反应产物。常见有：见到的反应产物。常见有

4、：1孚尔根反应法（Feulgen reaction）显示DNA呈现紫红色。2甲绿-派郎宁法（Methyl Green-Pyronin method）显示核酸（甲绿染DNA呈现绿色，派郎宁染RNA呈现红色）3苏丹冰冻切片染色显示中性脂肪呈现橘红色。4普鲁士蓝反应显示组织中含铁血黄素。5过碘酸雪夫反应（Periodic acid schiffreaction,PAS）显示糖原和其它多糖物质为紫红色。第5页/共77页第二节第二节 免疫组织与细胞化学检免疫组织与细胞化学检查查 第6页/共77页一、原理与方法 免疫组织与细胞化学检查（Immunohistochemistry and immunocyto

5、chemistry examination）是从组织与细胞化学方法衍生出来的。是在单克隆抗体技术产生后，利用免疫学原理，将抗原抗体反应应用与组织细胞化学而进一步通过级连放大，增加敏感性。最后用辣根过氧化物酶显色。从而定位组织细胞中抗原（蛋白 多肽、酶）等多种基因产物的特异方法。在病理学外检工作中可用于对不同来源，HE难以诊断的的肿瘤进行确诊和鉴别诊断。其基本原理是应用抗原与抗体接触后可形成“抗原抗体复合物”的化学反应，以检测组织或细胞内抗原（或抗体）的技术。第7页/共77页图 GFAP阳性神经胶质细胞 图 体外神经胶质细胞培养免疫组化GFAP阳性 第8页/共77页二、免疫组织化学技术的主要步骤

6、与常用标记物（一）主要步骤（一）主要步骤1提取抗原(免疫原Immuno-gen);2用免疫原免疫动物(兔)制备抗血清(多克隆抗体)或免疫动物(鼠)后，用杂交瘤技术制备单克隆抗体；3纯化抗体；4抗体标记组织切片；5染色反应；6观察结果。第9页/共77页（二）常用标记物（二）常用标记物 1酶酶 为最常用的标记物。作为标记的酶应具有以下条件：底物是特异性的，且易于显示；酶反应产物稳定，不易扩散；容易获得纯酶分子且较稳定；酶标记抗体后，不影响两者的活性；被检组织中不应存在内源性相同的酶或其底物。常用的标记酶有辣根过氧化物酶（HRP）、硷 性 磷 酸 酶（AKP）、葡 萄 糖 氧 化 酶（GOD）等。2

7、荧荧光光素素 指在高能量光波的激发下能产生荧光的物质。常用的有异硫氰酸荧光素（FITC）、四甲基异硫氰酸罗达明（TRITC）。3生生物物素素 其与卵白素的亲和力明显高于抗原抗体的结合力。4金属标记物金属标记物 如铁蛋白和胶体金。多用于免疫电镜。第10页/共77页三常用免疫组织化学染色方法（一）直接法（一）直接法将荧光素(免疫荧光法)或酶直接标记在第一抗体上，以检查相应的抗原。直接法具有特异性强的优点，但敏感性差，耗费抗体多。第11页/共77页（二）间接法 先用荧光素或酶标记第二抗体，一抗为特异性抗体，二抗仅有种族特异性。特点:预先标好二抗，较方便；比直接法敏感，但仍差。第12页/共77页（三）

8、（三）PAPPAP法与双法与双PAPPAP法：法：既过氧化物酶抗过氧化物酶复合物法(Perixidase Antiperoxidase Complex Method,PAP)先将过氧化物酶（HRP）免疫兔/羊/鼠，制成兔/羊/鼠抗；然后再与结合，形成一个稳定的多角形结构（PAP）。特点：敏感性较高；背景染色低（相对）；双PAP敏感性更高，但背景相对较重。第13页/共77页（四）（四）ABCABC法：法：既卵白素生物素过氧化物酶复合物法(Avidin Biotin-peroxidase Complex,ABC)利用卵白素与生物素特有的高度亲和力，先将生物素与酶结合形成生物素化HRP，再以生物素化

9、HRP与卵白素按一定比例混合，形成一个复合物；同时先将二抗生物素化。如将卵白素换成链霉亲和素，则为：法：(StreptAvidin Biotin-peroxidase Complex)将链霉亲和素和生物素先连结起来，则称：法：labelled StreptAvidin-Biotin用链霉素抗生物素蛋白连结辣根过氧化物酶，则为：法：(StreptAvidin Peroxidase conjugataed method)若用碱性磷酸酶标记链霉卵白素则称法。若分别用碱性磷酸酶和辣根过氧化物酶标记链霉卵白素，则称法特点:敏感性高，（比高倍）；背景淡，链霉亲和素更好；方法较简便，时间较短；应用范围广，也

10、可用于原位杂交和免疫电镜。第14页/共77页四免疫组织化学染色过程中需注意的有关事项 正确设置免疫组织化学的对照正确设置免疫组织化学的对照 对照原则：首先对照第一抗体；替代对照要注意相同的原则；阳性结果阴性对照，阴性结果阳性对照；染色清晰，定位准确。阴性对照：（）空白对照：用置换第一抗体；（）血清替代对照：用同种动物的正常血清代替第一抗体；（）抑制对照：用未标记的抗体先和相应的抗原结合；（）吸收对照：用纯化的抗原对抗体先行吸收；阳性对照：用已知或已被实验证明为阳性的组织；自身对照：利用组织切片内的各种不同的组织成分作对照。第15页/共77页2假阳性反应：非特异性反应：边缘现象、皱折和刀痕、出血

11、和坏死等；内源性过氧化物酶：红细胞、炎细胞、退变坏死细胞和某些腺上皮分泌物，以及某些富含过氧化物酶的组织，如脑、肝等；抗体的交叉反应：抗体本身含有与人体组织发生交叉反应的成分；试剂浓度过高或失效。第16页/共77页3假阴性反应：组织固定不当或固定时间过长；抗体效价过低或久置失效；组织中抗原被粘稠基质或分泌物阻隔；DAB或H2O2的浓度不当。第17页/共77页五、免疫组织化学在肿瘤诊断和鉴别诊断中的应用（一）在肿瘤诊断中应用免疫组织化学染色的原因：（一）在肿瘤诊断中应用免疫组织化学染色的原因：在常规病理活检中,通常有的疑难病例不能明确诊断。形态结构相似的肿瘤可为不同的组织来源（如未分化癌和恶性淋

12、巴瘤）因而难于识别，给治疗带来困难。一些转移性肿瘤常常缺乏特有的组织学特征，因而无法确定其原发病灶（如甲状腺癌和前列腺癌）。通过一些反映细胞增殖和与肿瘤恶性程度有关的标记物协助识别肿瘤的良恶性。第18页/共77页（二）各种不同组织及其肿瘤常见的标记物：（二）各种不同组织及其肿瘤常见的标记物：1 1上皮组织及其肿瘤标记物：上皮组织及其肿瘤标记物：（）存在于所有上皮细胞内的标记物：（）存在于所有上皮细胞内的标记物：桥粒蛋白（desmoplakin）细胞角蛋白（Cytokeratin,）：一种中间丝蛋白 （）存在于大部分上皮细胞内的标记物：（）存在于大部分上皮细胞内的标记物：角蛋白多肽（如）；组织多

13、肽抗原（tissue polypeptide antigen,）；上皮细胞膜抗原（epithelial membrane antigen,）。（）选择性存在于某些上皮细胞内的标记物：（）选择性存在于某些上皮细胞内的标记物：角蛋白多肽（），癌胚抗原（）；甲胎蛋白（），乳铁蛋白（lecroferrin）；前列腺特异性抗原（）及激素类等。第19页/共77页2 2间叶组织（软组织）及其肿瘤标记物：间叶组织（软组织）及其肿瘤标记物：（）间叶源性肿瘤：波形蛋白（Vimentin）；（）纤维组织源性肿瘤：纤维瘤、肉瘤，恶纤组。抗胰蛋白酶（1，）；抗胰糜蛋白酶（，）；溶菌酶（Lysozyme）。第20页/共7

14、7页3 3肌细胞及肌上皮肿瘤及其标记物：肌细胞及肌上皮肿瘤及其标记物：肌瘤、肌肉瘤、肌上皮瘤。结蛋白（结蛋白（DesminDesmin），最常用，肌细胞分化最早的标记；肌动蛋白（肌动蛋白（ActinActin），属肌丝蛋白，种亚型分别存在于不同的肌细胞、肌上皮细胞 肌球蛋白（肌球蛋白（MyosinMyosin），属肌丝蛋白，分型（慢）和型（快）收缩纤维，存在于心肌、横纹肌及平滑肌中，肌动蛋白和肌球蛋白均出现在肌细胞发育分化中期。肌红蛋白（肌红蛋白（MyoglobinMyoglobin），是心肌和横纹肌结合氧的肌红蛋白，存在于分化成熟的横纹肌中。第21页/共77页内皮细胞肿瘤及其标记物：内皮细胞

15、肿瘤及其标记物：血管内皮肉瘤 第因子相关抗原（Factor-related Antigen,）荆豆凝集素（Ulex Europaeus1 Lectin,）；、等。第22页/共77页骨、软骨和脂肪组织肿瘤及其标记物：骨、软骨和脂肪组织肿瘤及其标记物：，Vimentin阳性；Lysozyme少数阳性。第23页/共77页滑膜及间皮肿瘤及其标记物滑膜及间皮肿瘤及其标记物：双向分化，无特异性标记物。Keratin,EMA;Vimentin,FN,AAT,ACT,Lysozyme等均有可能阳性。第24页/共77页周围神经肿瘤及其标记物：周围神经肿瘤及其标记物：S-100：神经纤维肿瘤，神经鞘肿瘤。髓性缄性

16、蛋白（Myelin basic protein,MBA）；髓鞘相关蛋白（MAG）；层粘连蛋白（Laminin）。第25页/共77页8 8淋巴造血组织肿瘤及其标记物：淋巴造血组织肿瘤及其标记物：()LCA（Leucocyte Common Antigen，白细胞共同抗原）；()、标记淋巴细胞；()、标记淋巴细胞；()、标记组织细胞；()、（Ki-antigen）标记细胞；()标记单核细胞、粒细胞。第26页/共77页9 9神经及神经内分泌肿瘤及其标记物：神经及神经内分泌肿瘤及其标记物：（）胶质纤维酸性蛋白（Glial fibrillary acidic protein,）：胶质细胞、室管膜细胞；（

17、）髓鞘碱性蛋白（）：少枝细胞；（）神经细胞烯醇化酶（Neurun specific enolosa,）：神经细胞；（）神经微丝（Neurofilaments,）神经细胞、嗜铬细胞、副节细胞、瘤；（）嗜铬素（Chromogranin）：神经内分泌肿瘤。（）其它：、Calcitotin、Gastrin、Glucagon、hGH、Insulin、Serotonin等。第27页/共77页免疫组织化学最突出的优点是能在微观世界原位地确定组织及细胞结构的化学成分，由于其方法简便且可重复性强，目前已得到广泛的应用，并正继续向着更微细、更精确的原位分子杂交和免疫电镜方向发展，向着分子病理学的领域推进。第28页

18、/共77页第三节第三节第三节第三节 电子显微镜检查电子显微镜检查电子显微镜检查电子显微镜检查 电子显微镜（electron microsocope）简称电镜，是以电子束为照明源，通过电子流对生物样品的透射以及电磁透镜的多级放大后的荧光屏上成像的大型精密仪器。按工作原理和用途的不同可分为透射式电镜（transmission electron microscope,TEM）和扫描式电镜（scanning electron microscope,SEM）二种基本类型。第29页/共77页图 食管癌细胞系肿瘤细胞超微结构 第30页/共77页一透射式电镜一透射式电镜 主要用于观察细胞内部的微细结构，由于电

19、子的穿透力较弱，故用于透射电镜观察的标本必须切成50100nm的超薄切片。换句话说，一个细胞要被切成100200个薄片才适于在透射电镜下观察。样品在被超薄切片之前，一般要经过固定、脱水和包埋等处理，在切片之后还要经过染色等处理才能进行观察。第31页/共77页超薄切片术（techniques of ultrathin section）是最基本的电镜样品制备技术，其基本过程同石蜡切片大体相似，包括取材、固定、漂洗、脱水、渗透与聚合、切片和染色等多个环节，但操作过程比石蜡切片更为细致与复杂。为了获得理想的超薄切片，操作者必须认真对待每一步骤，任何环节的疏忽都可能导致制样的失败。第32页/共77页合格

20、的超薄切片样品应该达到以下基本要求：（1）切片的厚度应在50nm左右，不能超过100nm，以获得较高的分辨率和较高的反差；（2）切片应能耐受电子束的强烈照射而不发生破裂、变形；（3）细胞超微结构保持良好，没有明显的物质凝聚和丢失。第33页/共77页电子显微镜技术使病理学对疾病的认识，从组织细胞的光镜水平深入到细胞内的超微结构水平，它可观察细胞内的细胞器、细胞骨架或大分子水平的变化，在疾病的病理诊断中，电镜主要用于肾脏的细针穿刺活检标本，来进行肾小球肾炎的分型。在肿瘤诊断中，电镜在确定肿瘤细胞的组织发生、类型和分化程度上起着重要作用。可根据各种肿瘤细胞的超微结构特点来协助区别分化差的癌和肉瘤、各

21、种梭形细胞恶性肿瘤、各种恶性小圆细胞肿瘤、各种神经内分泌肿瘤及恶性黑色素瘤等。其方法包括负染色技术、冷冻蚀刻技术、电镜细胞化学技术、电镜X射线显微分析技术、电镜放射自显影技术等在疾病的研究中已得到广泛的应用。第34页/共77页二扫描电镜二扫描电镜 扫描电子显微镜就是用聚得很细的电子束流照射要检测的样品表面。由于电子束与样品的相互作用产生各种信息然后通过不同的检测器接收相应的信息，经过处理后显示出样品的各种特征。扫扫描描电电镜镜具具有有以以下下特特点点：能够直接观察样品的表面的结构；样品制备过程简单，不用切成超薄切片；可以从各种角度对样品进行观察；景深大，图像富有立体感；图像的放大范围广，分辨率

22、也比较高；电子束对样品的损伤与污染程度较小；在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。采用冷冻树脂割断法将细胞打开，可以观察到细胞的内部结构。用铸型技术研究空腔脏器，尤其是血管系统复杂的立体分布。还可用盐酸化学消化法观察细胞的基底面及深层细胞表面结构。第35页/共77页第四节第四节第四节第四节 共聚焦激光扫描显微镜共聚焦激光扫描显微镜共聚焦激光扫描显微镜共聚焦激光扫描显微镜 共聚焦激光扫描显微镜（confocal laser scanning microscopy）可以从组织细胞水平直接进入亚细胞水平观察，且可利用计算机及图像处理系统对组织，细胞及亚细胞结构进行断层扫描，三

23、维立体空间结构再现，将形态学研究从平面图像水平提高到三维立体水平，图像清晰鲜艳；还可在观察培养细胞形态结构的同时，直接显示培养活体细胞内的代谢变化，可以说病理学及其它形态学研究将出现一个全新的时代。第36页/共77页第37页/共77页第五节第五节第五节第五节 生物芯片技术生物芯片技术生物芯片技术生物芯片技术 生物芯片技术（biochip technology）是将大量具有生物识别功能的分子或生物样品有序地点阵排列在支持物上并与标记的检体分子同时反应或杂交，通过放射自显影、荧光扫描、化学发光或酶标显示可获得大量有用的生物信息的新技术。生物芯片技术包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片、以及

24、元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。可对DNA、RNA、多肽、蛋白质、细胞、组织以及其它生物成分进行高效快捷的测试和分析。第38页/共77页一、基因芯片一、基因芯片 基因芯片(gene chip)是指采用原位合成或显微打印方法，将大量DNA探针固化于支持物表面上，产生二维DNA探针阵列，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号来实现对生物样品快速、并行、高效地检测。可自动、快速地检测出成千上万个基因的表达情况，为基因诊断、药物筛选以及新基因发现提供了有力的手段。第39页/共77页图 基因芯片 第40页/共77页二、蛋白芯片二、蛋白芯片 蛋白芯片技术的基本原理是将各

25、种蛋白质有序地固定于滴定板、滤膜和载玻片等各种载体上成为检测用的芯片，然后，用标记了特定荧光素的蛋白质或其他成分与芯片作用，经漂将未能与芯片上的蛋白质互补结合的成分洗去，再利用荧光扫描仪或激光共聚焦扫可描技术，测定芯片上各点的荧光强度，通过荧光强度分析蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系，由此达到检测多种蛋白质及其功能的目的。如抗体芯片可排列数百种单克隆抗体，通过这张芯片，人们在一次实验中就能够比较几百种蛋白的表达变化。对于诊断疾病：如传染病、肿瘤、遗传病等临床工作以及信号传导、细胞周期调控、细胞结构、细胞凋亡和神经生物学等基础研究都具有广泛的应用前景 第41页/共77页三、组织芯片三、组织芯片

26、织芯片又称组织微列阵（tissue microarray）是将数十个 数百个乃至上千个小的组织片整齐的排列在一起到载玻片,形成微缩的组织切片。其其特特点点有有:1.体积小信息含量高.可根据不同需要进行组合和设计;2.即可用于形态学观察也可用于免役组织化学染色.原位杂交,FISH 等原位组织细胞学观察和研究.3.高效 快速,低消耗,自身内对照和可比性强,节时、省力、少材、高效利用库存蜡块肿瘤标本的新方法。一个蜡块可连续切片200张，以供原位分析肿瘤相关基因DNA及其表达的mRNA和蛋白质，荧光原位分子杂交（FISH），mRNA原位杂交、免疫组化三种方法可同时在一个芯片蜡块的连续组织芯片中应用。因

27、而可提高实验效率，一张组织芯片上可列阵数十至数百个样本。实验条件最大程度上保持一致，有助于减少实验误差，一个组织芯片蜡块可连续切200张片，进行许多分子标记检测。最大限度地利用有限的标本资源，尤其是少见的病例标本，最小破损原有蜡块。可同时检测一种肿瘤不同阶段的基因表达状况。能在一张片上同时看到一个肿瘤组织在原位、转移、复发中的基因扩增情况。第42页/共77页第六节 激光显微切割术 显微切割（Laser micro-desection）就是在显微镜下用手工或仪器采样的方法从组织切片或细胞涂片上将所要研究的形态或表型相同的细胞从组织三维构造中分离出来，获得纯的细胞群（pure cell popul

28、ation），以备进一步作分子水平的研究。微切割技术的贡献就是克服了组织的细胞成分非常繁杂这一重大的缺点。第43页/共77页图 激光显微切割仪 第44页/共77页一、微切割的方法一、微切割的方法 1 1材料来源材料来源 微切割可用于福尔马林固定石蜡包埋的组织切片、冰冻切片、培养细胞和细胞涂片。但所用载玻片不准涂抹任何粘附剂，常用的组织切片是HE染色的常规石蜡切片（厚5m）。除此，可用甲基绿固定剂，以70%和95%的乙醇或丙酮为首选。第45页/共77页2 2切割及细胞采集方法切割及细胞采集方法 微切割及细胞采集方法大体上可分为手工操作和仪器操作两大类。两者各有长短。从两个方面评价这些方法，一是准

29、确性，即有无杂细胞污染；二是它的效率，能否在较短时间内采集到足够的细胞；当然也要考虑方法所需费用。（1）手工操作 就是用消毒的细针或刀片搔刮组织切片（厚515m）上的细胞，并将其移至Eppendorf管中。（2）仪器操作 利用激光进行微切割和细胞采集，其特点是微切割的精度高，可进行单个或几个至数十个细胞的切割，可获得很纯的细胞群体，并适用于各种组织材料；再就是效率极高，整个过程仅需23min或数sec，但仪器价格昂贵。具体又有4种不同的方法：激光微光束微切割 激光加压弹射 贴于膜上的原组织微切割 激光俘获微切割。第46页/共77页二、微切割后的细胞处理二、微切割后的细胞处理 1 1DNADNA

30、提取提取 如果所获细胞数量在105以上，则可用常规的方法提取DNA。2 2RNARNA提取提取微切割材料RNA的提取一般可采用市售的提取RNA的试剂盒。必须切底清除不需要的细胞，以防止污染细胞中高丰度mRNA影响分析结果。另外，尽可能使用沉淀性固定剂（乙醇、丙酮）而不用交联性固定剂（福尔马林、副醛）。第47页/共77页三、微切割的应用三、微切割的应用 1细胞基因突变及微卫星变异的研究 2细胞基因拷贝数的变化和甲基化水平的检测3定量RT-PCR4比较基因组杂交5cDNA微阵列（芯片）第48页/共77页第七节第七节 原位分子杂交原位分子杂交 原位核酸分子杂交（in situ hybridizati

31、on,ISH）是应用特定标记的已知核酸探针与组织或细胞中待测的核酸按碱基配对的原则进行特异性结合，形成杂交体，杂交后的信号可以在光镜或电镜下进行观察。由于核酸分子杂交的特异性强、敏感性高、定位精确、定量可能，因此该技术已广泛应用于生物学、医学等各个领域的研究之中。第49页/共77页图图 食管癌肿瘤细胞食管癌肿瘤细胞c-fos mRNAc-fos mRNA原位杂交图片原位杂交图片 第50页/共77页第八节 荧光原位分子杂交染色体分析技术 一、简介（一、简介（IntroductionIntroduction）染色体原位分子杂交技术（Chromsome Analysis by Fluorescenc

32、e in situ Hybridization）的发展为研究染色体上DNA的序列提供了一个最直接的方法。具有经济、安全、快速、稳定，灵敏度高，多彩FISH可在同一核内显示两种或多种序列，还可对间期核染色体进行研究；应用不同的探针可显示某一物种的全部基因，某一染色体染色片段及单拷贝序列；结合共焦激光显微镜可对间期核及染色体进行三维结构研究，精确检测杂交信号优点。第51页/共77页图 组织切片间期染色体荧光原位杂交 第52页/共77页二、探针（二、探针（probesprobes）1 1基因组探针（基因组探针（Genomic probeGenomic probe）：）：人类基因组内一些高频率的重复序

33、列，在进化上很少具有保守性。若 以基因组DNA作为探针，这些存在于探针和靶细胞顺序中的高度重复序列之间会首先退火结合，越过那些保守的饿和单一的序列，故杂交会呈现出种特异性。利用这类探针在人鼠杂交细胞中可特异显示人的遗传物质。第53页/共77页2 2染色体特异性序列探针（染色体特异性序列探针（Probe recognizing chromosome specific Probe recognizing chromosome specific sequences)sequences)：目前在人几乎所有染色体中已经克隆出一些重复序列，重复一百到五千次不等，各具染色体特异性。大多在某一染色体的着丝粒区

34、或异染色质区产生致密的杂交带。从而可特异性地识别某一染色体。第54页/共77页3 3染色体文库探针（染色体文库探针（chromosome labraries probechromosome labraries probe）：）：染色体文库收集人类单条染色体的DNA作为探针，又称整体染色体探针或染色体染探针。单条染色体的获得一般有两种方法：来自仅携有某一条人类染色体的体细胞杂交株，或经流式细胞分类仪从染色体悬液中分离 第55页/共77页4 4单一序列探针（单一序列探针（single-copy sequences probesingle-copy sequences probe）：）：FISH有一

35、弱点，就是要求探针足够大，探针越小，杂交位点检出率就越低。欲利用FISH检测存在基因组内的单一序列基因，最有效的方法是应用含大插入片段的克隆载体，如全Cosmids（载约40kb的插入片段），更大的YAC载体（载100-800kb插入片段）。若掌握好，小到2kb的质粒探针亦可用FISH方法定位，但效率较低。第56页/共77页三、三、FISHFISH技术系列技术系列 124色mFISH核型分析技术 图 食管癌细胞系24色染色体m FISH核型分析 第57页/共77页2 2原位杂交显带技术原位杂交显带技术(In situ hybridization(In situ hybridization ba

36、nding,ISHB)banding,ISHB)为了准确定位原位杂交部位所处染色体及其区带，染色体必须显带。但无论是先杂交后显带，还是显带后杂交，杂交与显带过程回互相影响效果。后来人们注意到，人类短间隔插入重复序列中的一种Alu家族，Alu片段约300bp长，在基因组中重复约九十万次，平均间隔3-4kb就插入一个。有人利用部分Alu序列作为引物，用PCR方法扩增Alu之间的DNA，称Alu-PCR法。但Alu序列在基因组内分布不是随机的，有些区域比较密集，有些区域较稀疏。只有前者才有PCR产物。人们用Alu-PCR产物作为探针与人类染色体标本杂交，结果得到类似R带的荧光带型。故人们在进行基因定

37、位时，只需将目的探针与Alu-PCR探针同时应用，用不同颜色的荧光标记，就可同时显示杂交信号和染色体带型。第58页/共77页3 3FISHFISH基因定位（基因定位（FISH mappingFISH mapping）基因定位时，不但需要确定某段靶序列在染色体上的位置，尚需确定两个或两个以上靶序列在线性DNA分子的排列次序和距离，才能绘出基因图。一般用同位素杂交：先确定每一靶序列在中期染色体上的位置，然后根据它们到端粒的距离确定出线形排列次序。而用FISH方法，两种或两种以上的探针能同时与中期染色体杂交，只要根据两种颜色杂交位点的相互位置，就能直接确定次序。但中期染色体是线形DNA分子经过折叠和

38、包装后形成的，若两个靶序列相距很近，例如间距小于1Mbp，受包装过程的影响，它们在线形DNA分子上的排列与在中期染色体上的排列不一定相同，甚至可能完全相反。学者们发现，靶序列之间在间期核的平均相对距离与它们在线形DNA分子上的距离呈正相关。利用间期核FISH分析不但能排除染色体包装的影响，还能提高测距的分辨率。第59页/共77页图 食管癌细胞单条染色体涂染荧光原位分子杂交，用BAC位点探针特异位点定位BAC FISH第60页/共77页4 4染色体原位抑制杂交（染色体原位抑制杂交（chromosome in situ chromosome in situ suppression,CISSsupp

39、ression,CISS）当采用染色体文库探针，或cosmid,YAC进行FISH时，那些无处不有的重复序列家族如Alu、Kpn1家族等会不时穿插出现在探针的序列中，它们干扰了探针识别靶序列的特异性。所谓CISS指的是用人类基因组总DNA(THDNA)，经过超声处理打碎成500bp左右的片段后，与探针混合，变性后在37孵育一段时间，这时探针中的重复序列与THDNA中的重复序列之间首先退火，此后再与染色体杂交，就会实现与靶序列之间的特异性结合。第61页/共77页（1 1）染色体涂染（）染色体涂染（chromosome paintingchromosome painting）一种用单一染色体文库探

40、针在中期分裂相或间期核内使某一染色体物质从Pter至qter整个显色的方法称染色体涂染。人们已获得了一系列单一染色体文库探针。但在实际操作过程中，所有染色体均毫无区别的显示了荧光。当加入一定量竞争性DNA后（100-200g/ml），只有目的染色体着色，其它染色体的荧光全部被抑制。但若继续增加竞争性DNA量，则目的染色体本身的荧光亦被抑制。染色体涂染法特别适用于检出染色体多体和易位。第62页/共77页（2）全cosmid和YAC的CISS 在进行人类单一序列基因片段的FISH时，为了提高杂交检出的效率，需用含大插入片段的克隆载体。如用整个cosmid克隆的基因组片段或用YAC克隆的基因片段作为

41、探针进行CISS杂交。第63页/共77页5 5反向染色体涂染（反向染色体涂染（Reverse chromosome Reverse chromosome paintingpainting）在细胞遗传学研究中经常遇到的问题之一是：很难辨认一条新生的染色体或染色体上的一段额外来源。上述各种技术常对此束手无策。因为带型不具染色体特异性；而着丝粒特异性探针与单一染色体文库探针虽具染色体特异性，但无法确定选用哪一条。新的FISH方法如下：首先利用流式细胞分类方法分离出异常的染色体利用染色体显微解剖技术分离出异常的染色体区带用PCR法扩增异常的单一染色体或染色体区带DNA用PCR产物作为探针库与正常中期染

42、色体进行CISS杂交显示出在正常染色体作为异常染色体起源的部分。故所谓反向染色体涂染是指用异常染色体的DNA作为探针，在正常染色体中寻查其起源部分的方法。第64页/共77页四、四、FISHFISH的应用的应用 1 1基因定位与基因制图（基因定位与基因制图（Gene mappingGene mapping）原理前面已叙述。FISH已经极大地加速了人类基因定位和基因制图的进程。第65页/共77页2基因诊断(Gene diagnosis)精确、直观、明了 第66页/共77页3 3间期细胞遗传学（间期细胞遗传学（Interphase cytogeneticsInterphase cytogenetic

43、s）第67页/共77页4 4FISHFISH在肿瘤生物学中的应用在肿瘤生物学中的应用（1）肿瘤细胞遗传学（Onco-cytogenetics）（2）基因定位：FISH可用于分离出的癌基因与抑癌基因初步定位（3）病毒基因插入基因组部分的检测：虽然逆转录病毒以激活原癌基因为主，也有象腺病毒、HPV、SV40等病毒以蛋白产物与抑癌基因蛋白产物相互作用而诱导细胞转化。但病毒基因特别是DNA病毒多有病毒基因成分插入到人基因组。利用FISH可以检测到病毒整合到人基因组中的情况，对深入研究病毒致癌机理，以及检测、防治均具有重要意义。第68页/共77页（4 4）基因的扩增与缺失）基因的扩增与缺失原癌基因的激活

44、与抑癌基因的失活是目前肿瘤研究的热点。已知原癌基因的激活方式有：突变、基因扩增、易位、病毒序列插入。抑癌基因的激活方式有：点突变、基因缺失。FISH为研究基因的扩增和缺失提供了新的方法，能将基因扩增和染色体重复分开。第69页/共77页第九节第九节 比较基因组杂交技术比较基因组杂交技术 比较基因组杂交技术(comparative genome hybridization,CGH)。其基本原理是用不同的荧光染料分别标记正常人基因组DNA与肿瘤细胞DNA，然后与正常人中期染色体杂交，通过检测染色体上两种荧光（红、绿）的相对强度比率，两组DNA相异部分会显出颜色偏移，从而可计算出DNA的缺失与放大，从

45、而了解肿瘤组织DNA拷贝数的改变，并能同时在染色体上定位。这样的方法使我们只要从新鲜组织或石蜡包埋肿瘤组织中提取少量DNA，就可进行全基因组检测。应用CGH技术检测癌变过程中的不同阶段，肿瘤进展的不同时期及不同类型肿瘤的非随机性染色体改变，有助于从分子细胞遗传学角度了解肿瘤的发生发展，对发现肿瘤遗传学标记，初步查寻肿瘤相关基因的位置均具有重要意义。其对检测原癌基因扩增较为灵敏，但对基因缺失敏感性则相对较弱。第70页/共77页图 食管癌细胞系CGH图 第71页/共77页第十节第十节 组织培养与细胞培养组织培养与细胞培养 细胞培养（Tissue and cell culture）是将活体内部分组织

46、细胞取出后在人工条件下使其生长，繁殖和传代。在体外对细胞进行生命活动，细胞癌变等问题研究。还可施加实验因子进行形态、生化、免疫、分子生物学观察，已广泛应用与病理学的各个研究领域。原原代代培培养养：由体内直接取出组织或细胞进行培养。优点：离体时间短遗传性和体内组织相似。宜作细胞形态，机能，分化研究。传代培养：传代培养：把细胞自原代培养的培养瓶中分离、稀释而移至另一新的培养瓶中的操作程序即为传代或再培养。以便持续培养，得到大量同种细胞，细胞株，维持细胞种延续。第72页/共77页图 食管癌细胞系肿瘤细胞培养图片 图 体外神经干细胞培养 第73页/共77页易混概念并解释 组织与细胞化学检查和免疫组织与

47、细胞化学检查组织与细胞化学检查和免疫组织与细胞化学检查 前者的原理是细胞中的化学成分和其相应的底物呈一系列的化学反应，形成于显微镜下可见到的反应产物如苏丹法（使中性脂肪着色）、普鲁氏蓝反应法（显示含铁血黄素）、Feulgen法（显示DNA）；而后者是应用抗原与抗体接触后可形成“抗原抗体复合物”的化学反应，以检测组织或细胞内抗原（或抗体）的技术，如PAP、ABC、SABC技术等。第74页/共77页英文小结 第75页/共77页Chapter 18 The new methods of pathology Chapter 18 The new methods of pathology In this

48、 chapter we discussed some important clinic and experimental methods of pathology.Some of them are typical traditional techniques including histochemistry and cytochemistry examination,tissue and cell culture.The others relate to new developing molecular pathologic methods covering immunohistochemistry and immunocytochemistry examination,electron microsocope,confocal laser scanning microscopy,biochip technology,laser micro-desection,in situ hybridization(ISH),chromsome analysis by fluorescence in situ hybridization,comparative genome hybridization(CGH)techniques.第76页/共77页感谢您的观看。第77页/共77页