RNAscope™是一项新颖的用于检测位于完整细胞中目标RNA的原位杂交(In Situ Hybridization,ISH)检测技术。该技术以其能放大特异性信号而非噪音信号的专利探针设计方法,代表了RNA原位杂交(ISH)领域的一项重大进步。
为了能够显著提高RNA原位杂交ISH的信噪比,RNAscope™采用了一项已被证实的类似于荧光共振能量转移(FRET)的设计原理。两个独立的探针(Z形探针对)需要随机与目标序列互补结合,以实现信号放大。因为两个独立引物相互紧临同时互补结合到一个非目标序列的可能性非常之小,所以这种设计原理保证了对目标信号的特异性放大。
对于任意一个目标RNA序列,都有一组独特设计的20对Z形引物探针对只针对该目标序列具有互补杂交特异性,而不会结合到非目标片段上。
Z型探针底部是一个18到25碱基长度的序列能够互补结合到目标RNA上。这个序列是基于目标序列的不同,以及独特的结合特征而进行的特异性设计。
Z型探针的中部是一个间隔序列,链接了探针的上下两端。
Z型探针的顶端是一个14碱基长度的尾部序列。因而一对Z形探针对的顶端序列组合成一段28个碱基长度的结合区以供信号放大前体序列的结合。
- 20组Z形探针对互补结合到1KB长度的目标RNA上 。
- 信号放大前体序列结合到一对Z形探针顶端拼接而成的28个碱基长度的结合区域。
- 信号放大序列进一步结合到信号放大前体序列上的20个互补结合区。
- 带有荧光分子标记或者显色酶标记的引物结合到信号放大序列上的20个互补结合区。
每三对Z形探针对就足以实现对一个RNA分子的检测。在RNA分子出现部分序列不能被有效暴露或者部分降解等情况下,20对Z形探针对的设计保障了足够强劲有效的检测RNA。
Z形探针对的设计屏蔽了背景噪音。单独一个Z形探针对即使结合上非目标序列也无法提供信号放大前体序列结合所需要的足够长度,从而防止了对于非特异信号的扩增,保障了特异性。
此20x20x20x的引物设计与信号放大原理让单一RNA分子能够在标准的显微镜下以一个点状信号的方式可视化呈现。
得益于其相对短小的目标结合区域(Z形探针对的底端40到50个碱基长度),此Z形探针对的设计为检测到部分降解的RNA提供了保障。
Wang F,Flanagan J, Su N, Wang LC, Bui S, Nielson A, Wu X, Vo HT, Ma XJ, Luo Y (2012). J of Mol Diagnostics, 14(1):22-29.
PMID: 22166544. doi:10.1016/j.jmoldx.2011.08.002.