正文 雜交信號檢測和結果運算(2 / 3)

2.RNA轉錄過程的熒光探針標記

某一種堿基標記有熒光,但要求該種堿基標記與非標記按一定比率混合,以達到最佳轉錄效果。

3.熒光探針的選擇

主要考慮以下幾個因素:①熒光探針的激發和發射頻譜;②熒光探針的發光效率;③熒光探針對PCR或逆轉錄效率的影響;④不同熒光探針的發射光譜是否有重疊。

常用的熒光探針:FITC,CY-3,ALEAX488,CY-5,ALEAX564。

(四)聚焦掃描和CCD掃描儀

一旦熒光標記樣品和微陣列反應後,未結合的成分就可洗去,結合到芯片的樣品可通過熒光檢測裝置進行檢測。聚焦掃描儀和CCD相機均已成功地應用於芯片的檢測。聚焦掃描主要是利用玻璃基質小區域(約100μm2)的激光發曬透鏡(或兩者)使整個影像聚集,每個位點上帶熒光的樣品發射的光通過一係列的反光鏡,光片和晶體後與不要的光分開,然後被光電倍增管(或一種類似的裝置)轉換成一種電信號。聚焦掃描聚焦數據的速度(1~5min)要比傳統實驗中的放射自顯影快得多(1~10d),快速的熒光檢測技術是芯片檢測技術的一次革命。CCD相機利用許多與聚焦掃描儀相同的原理聚焦熒光影像。

(五)激光共聚焦掃描技術

所有的微陣列上,熒光需經熒光掃描裝置來分析其上的熒光強度和分布,在這些裝置中,激光共聚焦掃描儀具有優越的性能,能獲取高質量的圖像和數據。

微陣列是由分子整齊排列於固相表麵,這些分子與熒光分子結合,測定熒光分子的強度後可推知結合分子的濃度。固相部分主要有經過表麵化學處理的玻璃片,如22mm×75mm的載玻片。在微陣列上包被的分子常常能與多種熒光探針通過化學鍵相互作用而聯結,通常情況下能聯結兩種熒光分子,例如在檢測不同樣品的基因表達的區別時,可將其中一樣品(如正常組織)標記上發綠光的熒光分子,將另一種樣品如腫瘤組織或發病組織標記上另一種發紅光的熒光分子,用兩種波長的激光激發微陣列上的樣品,通過比較兩種熒光在微陣列上某點的比例得知某類基因在兩種組織中的差異。

微陣列上有樣品組成的點陣,除了點之外,餘下的是背景。如果玻璃片未經過表麵化學處理,樣品在玻片上結合不牢固,且容易擴散,造成背景高。若玻璃片經過表麵化學處理後,點樣的樣品在微陣列上結合牢固,點的直徑小,不擴散,從而點的密度增加,在進行熒光數據分析時,儀器將點上的熒光強度與點周圍的背景強度相比較,如果背景中含有與熒光波段相一致的物質,則背景強度增高,樣品的熒光信號將減弱,幹擾信號的讀取。

點陣上的點直徑範圍為25~500μm,通常目前能達到的直徑為(100±50)μm,科學家正在努力減小直徑。因為點直徑的變化對掃描結果的讀取產生影響,如果點的直徑大,熒光分子擴散的範圍也大,則觀察到的熒光強度相對較弱。

若在玻片上有灰塵或其他雜質如衣物纖維、皮屑、指紋等,掃描結果將受到影響。微陣列上的點幹燥後形成很薄的層,使得激光共聚焦掃描成為可能,精心地調整掃描儀的焦距,可避免檢測出不需要的背景雜質,包括微陣列上的灰塵、玻璃中自帶的熒光雜質產生的幹擾信號,均可通過激光共聚焦的方式將其減少到最低程度。由於雜交因素影響,在微陣列上點與點之間的熒光強度差別很大。對微陣列掃描儀的要求要能夠有較寬範圍的靈敏度,通常來說,靈敏度調整範圍為10000∶1。

當熒光化合物或染料受到激光激發後將釋放出熒光,在某一波長下有一最高釋放強度。各種熒光化合物有各自特定的激發吸收值。兩高峰波長的差值在專業上稱為Strokes shift。激發曲線的繪製過程如下:在單一波長下,變換激發波長在不同波長下測定熒光釋放強度,釋放熒光曲線的繪製過程則是在最長激發波長下開始增加波長,測定在不同波長下的熒光釋放強度。微陣列掃描儀設計者通過閱讀和分析某中熒光染料的激發曲線和釋放曲線,來確定適合某種染料的複合掃描激發波長,該波長的激發效率至少要達到50%~70%的水平。激發波長要避免太接近釋放高峰對應的波長,否則熒光信號受到幹擾,所以應在峰值的左邊選擇一激發波長。如對FITC來說,建議的激發波長在470~495nm。熒光釋放強度在某一範圍內,與激發光的強度成正比,當熒光釋放達到最高峰後,增加激發光強度卻不能提高釋放強度,因為熒光釋放已經達到飽和或光子將染料破壞淬滅。微陣列上各點的熒光分子受到激發後,從各個方向釋放熒光光子,散射成球狀,所以掃描儀須將這些散射的光子采集到,由於掃描儀使用的是很低的釋放光,幾何球狀是設計掃描設備的主要根據。