一、顯微切割技術出現的背景
在分子病理學研究中,常常遇到兩個比較棘手的問題:
yishixuanqudeyanjiucailiaoxuyaozaimouyifangmianjuyouxiangtongdetezheng,jijuyouyidingchengdudetongzhixing。womenrentidegezhongzuzhijuedaduoshushiyouduozhongbutongxibaozuchengdeyizhixingdexibaoqun,zhezhongxuanqutongzhixingdeyanjiucailiaowentizaiduirentizuzhideshenruyanjiuzhongchangchangyudaoqueyoubuyijiejue;
二是隨著研究的不斷深入需要在組織細胞中分離的研究材料日趨微小,常規手段往往不易做到。
顯微切割技術(microdissection technique)可以很好地解決以上問題,因而受到高度重視並得以廣泛應用。
二、什麼是顯微切割技術
1. 定義
顯微切割技術是在顯微狀態或顯微鏡直視下通過顯微操作係統對欲選取的材料(組織,細胞群,細胞,細胞內組分或染色體區帶等)進(jin)行(xing)切(qie)割(ge)分(fen)離(li)並(bing)收(shou)集(ji)用(yong)於(yu)後(hou)續(xu)研(yan)究(jiu)的(de)技(ji)術(shu)。顯(xian)微(wei)切(qie)割(ge)技(ji)術(shu)實(shi)際(ji)上(shang)屬(shu)於(yu)在(zai)微(wei)觀(guan)領(ling)域(yu)對(dui)研(yan)究(jiu)材(cai)料(liao)的(de)分(fen)離(li)收(shou)集(ji)技(ji)術(shu),因(yin)此(ci)應(ying)用(yong)此(ci)技(ji)術(shu)往(wang)往(wang)是(shi)許(xu)多(duo)要(yao)深(shen)入(ru)的(de)研(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)中(zhong)起(qi)始(shi)的(de)重(zhong)要(yao)一(yi)步(bu)。
2. 顯微切割的四個特點:
一是“細微”,由(you)於(yu)是(shi)在(zai)顯(xian)微(wei)狀(zhuang)態(tai)並(bing)采(cai)用(yong)特(te)殊(shu)的(de)分(fen)離(li)收(shou)集(ji)手(shou)段(duan),顯(xian)微(wei)切(qie)割(ge)的(de)對(dui)象(xiang)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)微(wei)米(mi)級(ji),顯(xian)微(wei)切(qie)割(ge)的(de)精(jing)度(du)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)毫(hao)微(wei)米(mi)級(ji),因(yin)此(ci)利(li)用(yong)顯(xian)微(wei)切(qie)割(ge)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)分(fen)離(li)收(shou)集(ji)到(dao)象(xiang)核(he)仁(ren)和(he)包(bao)涵(han)體(ti)及(ji)染(ran)色(se)體(ti)特(te)異(yi)區(qu)帶(dai)這(zhe)樣(yang)細(xi)微(wei)的(de)對(dui)象(xiang);
二是“原位”,利用顯微切割技術是在組織細胞或染色體的原位取材,因此所取材料的定位清楚,所研究對象的曆史背景明確。
三是“同質”,顯微切割技術可以保證所取材料一定層次上的同質性。
四是“結合”,顯微切割技術可以與多種分子生物學、免疫學及病理學技術結合使用。
正是由於顯微切割技術具有上述特點或者稱為優勢,其在分子病理學研究中的應用十分廣泛。
3. 顯微切割的方式
依其發展的過程可以分為以下四種:手動直接顯微切割、機械輔助顯微切割、液壓控製顯微切割和激光捕獲顯微切割(Laser Capture Microdissection)。
A、shoudongzhijiexianweiqiegeshizaoqideqiegefangshi,tashizhijiezaixianweijingxiashouchiqiegeyongzhenfenlizuzhihuoxibaoqun,cizhongfangshiqiegejingdudi,zhishiyongyuduijiaodakuaizuzhizhongdejubuquyuhuoxibaoqunjinxingfenli,qiegedangexibaoshifenkunnan;
B、機械輔助顯微切割是利用普通光學顯微鏡的微調旋鈕控製切割針切割細胞,可采用30G1/2注(zhu)射(she)用(yong)針(zhen)替(ti)代(dai)需(xu)要(yao)專(zhuan)用(yong)拉(la)絲(si)設(she)備(bei)製(zhi)作(zuo)的(de)玻(bo)璃(li)切(qie)割(ge)針(zhen),此(ci)方(fang)式(shi)切(qie)割(ge)精(jing)度(du)較(jiao)手(shou)動(dong)直(zhi)接(jie)顯(xian)微(wei)切(qie)割(ge)的(de)精(jing)度(du)有(you)了(le)提(ti)高(gao),可(ke)以(yi)達(da)到(dao)對(dui)較(jiao)大(da)的(de)單(dan)個(ge)細(xi)胞(bao)的(de)切(qie)割(ge),而(er)且(qie)此(ci)方(fang)式(shi)簡(jian)單(dan)易(yi)行(xing)低(di)耗(hao),尤(you)其(qi)適(shi)合(he)於(yu)基(ji)層(ceng)和(he)無(wu)專(zhuan)用(yong)設(she)備(bei)的(de)單(dan)位(wei),但(dan)由(you)於(yu)顯(xian)微(wei)鏡(jing)的(de)微(wei)調(tiao)旋(xuan)鈕(niu)隻(zhi)能(neng)進(jin)行(xing)二(er)微(wei)控(kong)製(zhi),對(dui)切(qie)割(ge)後(hou)的(de)細(xi)胞(bao)進(jin)行(xing)收(shou)集(ji)較(jiao)為(wei)困(kun)難(nan),且(qie)切(qie)割(ge)精(jing)度(du)仍(reng)然(ran)較(jiao)低(di);
C、液壓控製顯微切割是采用液壓式顯微操縱係統配合倒置顯微鏡進行顯微切割,目前常用的操縱係統有日本的Narishige和德國的Eppendorf液壓顯微操縱係統,該係統同時可用在轉基因動物及顯微注射等實驗中,它通過液壓係統可提供X軸、Y軸和Zzhousangefangxiangdejingquedesanweikongzhi,qiqiegejingdushimuqiangezhongfangshizhongzuigaode,yeshihenduoshiyanshichangyongdefangfa,qibuzushibunengshixianxianweiqiegedezidonghua,yaoshoujijiaodaliangdemudezufenshihaoshichang,xiaolvdi;
D、激(ji)光(guang)捕(bu)獲(huo)顯(xian)微(wei)切(qie)割(ge)是(shi)目(mu)前(qian)最(zui)為(wei)先(xian)進(jin)的(de)方(fang)式(shi),它(ta)快(kuai)速(su)方(fang)便(bian),可(ke)從(cong)大(da)量(liang)的(de)研(yan)究(jiu)材(cai)料(liao)中(zhong)迅(xun)速(su)捕(bu)獲(huo)較(jiao)多(duo)的(de)目(mu)的(de)組(zu)分(fen),自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)高(gao),但(dan)這(zhe)需(xu)要(yao)昂(ang)貴(gui)的(de)專(zhuan)用(yong)設(she)備(bei)。
4. 顯微切割的材料
顯微切割的材料可以是以各種方式貼附於固相支持物上的各種組織細胞成分,其來源十分廣泛,石蠟組織切片、冰凍組織切片、細胞鋪片、細胞爬片、細胞甩片、培養細胞、常規製備的染色體等均可采用。具體選擇何種材料根據研究目的的不同進行,如果顯微切割後需要進行RNA分析則通常采用冰凍組織切片或新製備的細胞片;在回顧性研究中福爾馬林固定石蠟包埋的組織切片應用最為廣泛。
5. 顯微切割的結合技術
xianweiqiegeshijiujingxuanzeshenmeyangdexibaowanquanqujueyuyanjiudemude,danruheshibieyuqiegedexibaojiruheduiyiqiegedexibaojinxingfenxi,zexuyaoheqitafangfaxiangjiehe。zhengshiyouyunengyuduozhongfenzishengwuxue、免疫學、遺傳學及病理學技術結合應用使顯微切割技術顯示出蓬勃的生命力。根據研究的需要可在顯微切割前應用組織化學、免疫組織化學、原位雜交、原位末端標記、原位PCR、FISH、組織特染等方法對需要切割的組織內成分進行標記,顯微切割後獲得的材料可以用於提取蛋白質、DNA和RNA等用於Western Blot、Southern Blot、Northern Blot、PCR等蛋白質和核酸的相關分析。
三、顯微切割的影響因素
由you於yu顯xian微wei切qie割ge常chang常chang是shi與yu多duo種zhong方fang法fa結jie合he使shi用yong,影ying響xiang顯xian微wei切qie割ge實shi驗yan最zui終zhong結jie果guo的de因yin素su也ye就jiu多duo種zhong多duo樣yang。這zhe就jiu需xu要yao在zai實shi驗yan過guo程cheng中zhong把ba握wo一yi個ge原yuan則ze,即ji一yi切qie與yu顯xian微wei切qie割ge結jie合he的de技ji術shu中zhong影ying響xiang因yin素su應ying同tong時shi列lie為wei顯xian微wei切qie割ge實shi驗yan最zui終zhong結jie果guo的de影ying響xiang因yin素su,在zai實shi驗yan的de過guo程cheng中zhong予yu以yi考kao慮lv。與yu不bu同tong的de方fang法fa結jie合he決jue定ding了le需xu要yao對dui顯xian微wei切qie割ge的de材cai料liao進jin行xing不bu同tong的de處chu理li,運yun用yong顯xian微wei切qie割ge技ji術shu時shi應ying該gai分fen離li多duo少shao細xi胞bao或huo亞ya細xi胞bao才cai能neng滿man足zu實shi驗yan研yan究jiu的de需xu要yao,這zhe要yao受shou多duo種zhong因yin素su的de影ying響xiang.在不影響形態觀察的前提下,作為顯微切割的組織切片越厚越好。分析基因組DNA時,細胞越大,則需要切割更多的細胞,才能保證包含細胞的全部基因組。
四、顯微切割的最新進展
顯(xian)微(wei)切(qie)割(ge)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)展(zhan)主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在(zai)激(ji)光(guang)捕(bu)獲(huo)顯(xian)微(wei)切(qie)割(ge)技(ji)術(shu)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong),此(ci)項(xiang)顯(xian)微(wei)切(qie)割(ge)技(ji)術(shu)開(kai)創(chuang)了(le)細(xi)胞(bao)分(fen)離(li)技(ji)術(shu)的(de)新(xin)紀(ji)元(yuan)。借(jie)助(zhu)於(yu)這(zhe)一(yi)革(ge)命(ming)性(xing)技(ji)術(shu),我(wo)們(men)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)地(di)精(jing)確(que)識(shi)別(bie)和(he)特(te)異(yi)分(fen)離(li)單(dan)個(ge)或(huo)群(qun)體(ti)細(xi)胞(bao)用(yong)於(yu)進(jin)行(xing)下(xia)一(yi)步(bu)的(de)細(xi)胞(bao)及(ji)分(fen)子(zi)生(sheng)物(wu)學(xue)研(yan)究(jiu),其(qi)精(jing)確(que)識(shi)別(bie)是(shi)在(zai)顯(xian)微(wei)鏡(jing)下(xia)通(tong)過(guo)細(xi)胞(bao)形(xing)態(tai)、免mian疫yi組zu織zhi化hua學xue染ran色se及ji組zu織zhi化hua學xue染ran色se等deng方fang法fa並bing有you計ji算suan機ji輔fu助zhu實shi現xian,而er特te異yi分fen離li則ze是shi通tong過guo低di能neng量liang紅hong外wai激ji光guang及ji專zhuan用yong的de細xi胞bao轉zhuan移yi膜mo實shi現xian。激ji光guang捕bu獲huo顯xian微wei切qie割ge是shi通tong過guo激ji光guang顯xian微wei細xi胞bao分fen離li係xi統tong實shi現xian的de,該gai係xi統tong由you倒dao置zhi顯xian微wei鏡jing、紅外激光發射器、真空泵、細xi胞bao轉zhuan移yi膜mo及ji計ji算suan機ji組zu成cheng。通tong過guo顯xian微wei鏡jing載zai物wu台tai中zhong真zhen空kong泵beng固gu定ding載zai玻bo片pian,通tong過guo附fu著zhe在zai離li心xin管guan蓋gai底di的de超chao薄bo細xi胞bao轉zhuan移yi膜mo將jiang由you紅hong外wai激ji光guang分fen離li挑tiao選xuan出chu的de細xi胞bao轉zhuan移yi到dao離li心xin管guan中zhong,並bing可ke以yi直zhi接jie被bei離li心xin管guan中zhong的de提ti取qu液ye所suo溶rong解jie和he提ti取qu,其qi提ti取qu液ye的de性xing質zhi可ke以yi根gen據ju您nin所suo提ti取qu的de細xi胞bao組zu分fen而er自zi行xing決jue定ding,而er且qie所suo有you的de細xi胞bao分fen離li過guo程cheng,無wu論lun是shi轉zhuan移yi操cao作zuo還hai是shi保bao存cun樣yang品pin,都dou無wu需xu任ren何he手shou工gong操cao作zuo,可ke以yi實shi現xian無wu汙wu染ran的de細xi胞bao分fen離li。近jin年nian來lai,激ji光guang捕bu獲huo顯xian微wei切qie割ge技ji術shu在zai分fen子zi病bing理li學xue研yan究jiu中zhong的de應ying用yong不bu斷duan深shen入ru,特te別bie是shi在zai腫zhong瘤liu基ji因yin突tu變bian檢jian測ce、腫瘤特異基因表達分析、雜和性丟失檢測、微衛星序列不穩定性分析、新基因發現、核酸及蛋白質的定量研究、染色體畸變分析、細胞局部病變病因學研究等多種領域進行了廣泛應用,取得了許多本技術誕生前無法實現的新研究成果。
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