3. 代表性差异分析
在肿瘤的发生过程中,体细胞发生遗传物质丢失或重排的频率是非常高的。代表性差异(representional difference analysis,RDA)可用于检测两种不同DNA群中所存在的序列上的差异[6]。由于人类基因组DNA的复杂性,一些常规的方法并不能大量和快速地使被检DNA序列上的差异信号富集和扩大化,这就限制了这些技术的灵敏性和有限性,RDA则有效地克服了这个缺点,RDA中涉及的两套DNA分别称为检测DNA(Tester dNA)和驱动DNA(Driver dNA)。首先将两套DNA以几种内切酶作用,然后加上共同的接头(akaptor),以PCR作初步扩增。许多分子量小于1kb的片段被丰富扩增,这些扩增产物称为扩增子(amplicon),多种内切酶综合使用,即可制备覆盖全基因组的扩增子。两套不同的扩增子制备完毕后,与前边制备的驱动DNA的扩增子进行杂交,然后以杂交产物为模板,以互补于接头的序列为PCR引物进行筛选扩增。在这一步PCR扩增反应中,只有那些自身得以复性的检测DNA扩增子具有PCR引物的结合位点而被扩增,而自然复性的驱动DNA扩增子与那些两种DNA形成的异源双链DNA则不能被扩增,实际上在整个扩增过程中,驱动扩增子的竞争性结合抑制了检测扩增子的再扩增。
RDA用于检测肿瘤样本的DNA变异时,可以将两种DNA中的任何一种作为驱动DNA,另一种作为测试DNA。将肿瘤样本的DNA作为检测DNA,而将正常基因组的DNA作为驱动DNA,通过杂交复性,没有突变的部位都可以与正常的驱动扩增子单链复性结合而使这些部分不被扩增,而存在突变的位点只能与自身的肿瘤DNA结合复性,这样的双链肿瘤DNA被再扩增,因此得到的扩增产物极有可能即是发生了遗传突变的序列即抑癌基因,反之则可以得到癌基因。
二、RNA水平的研究
1. 消减杂交
消减杂交(subtractive hybridization)主要是检测肿瘤细胞与正常细胞间mRNA水平上的差异。它是80年代初期兴起的一项分子生物学技术,迄今已在分子生物学的许多领域证实了其可行性,应用于肿瘤的分子遗传学领域,消减杂交可以用于抑癌基因或致癌基因的筛选[7]。筛选抑癌基因时,正常组织cDNA以1:10的比例与肿瘤的mRNA杂交,之后去除异源双链杂交体,将剩余正常组织的单链cDAN再以1:10的比例与肿瘤的mRNA进行第二轮杂交,依此筛选,最后剩余的未能与肿瘤mRNA复性结合的单链cDNA作克隆测序分析,这些序列无法与肿瘤的mRNA互补结合,故极有可能是因为肿瘤细胞的mRNA在这些部分发生了变异,而这些变异构成了肿瘤的形成,这些序列中便可能包含有抑癌相关基因,反之,筛选致癌基因时,则以十分之一比例的肿瘤cDNA与正常组织mRNA进行筛选杂交。
2.差异显示PCR
差异显示PCR技术(differential display PCR,DD-PCR)是在1992年由Liang等人首先提出的[8],这一技术是从mRNA水平研究不同基因组之间的差异。它的策略是将不同样本的RNA反转录后随机扩增得到许多短的表达顺序标签(express sequenced tag,EST),以测序胶检测这一系列短片段产物。对比不同样本间的PCR产物,对差异条带进行克隆,测序分析。DD-PCR的一端引物为一短的寡聚T序列,可以互补与mRNA的3’PolyA的尾巴上,一般可以在寡聚T的末端加两个锚定碱基确保有效地从mRNA的poly a的起始端开始转录以及下一步的PCR扩增。另一端的引物为一短的随机序列,理论上短的序列可以达到更好的复性结合,一般6-10个碱基长,为有得于DD-PCR的扩增,低的复性温度是必要的,一般采取40℃-42℃之间。下一步便为将感兴趣的条带从测序胶上割出,以相同的引物PCR再扩增、测序、分析。
DD-PCR是消减杂交的一种变换方式,用于肿瘤分子遗传学方面的研究,可以搜寻同一肿瘤的不同亚型之间,或肿瘤与癌周组织之间的差异EST,进面发现新的肿瘤相关基因。DD-PCR可以直观地在整个mRNA水平展示出肿瘤细胞在表达上所发生的各种变异。
3.CDNA代表性差异分析
由Lisitsyn等人在1993年建立的RDA技术最初是用于检测两套基因组DNA之间的差异,之后也被发展引用至mRNA的研究领域,这就是cDNA-RDA技术[9]。 cDNA-RDA综合了DD-PCR技术与基因组RDA的两方面的优势,它区别于基因组RDA的一个主要的方面是首先将mRNA反转录为cDNA之后对cDNA以内切酶消化制作代表性片段(Representation)。在操作基因组-RDA时,为使第一步产生的代表性片段不至非常复杂而难于分析,一般使用六碱基的内切酶消化基因组DNA,产生适当数量的可以PCR扩增的片段。由于cDNA无论在长度上,还是在数量上,都远远少于基因组DNA,因此可采用四碱基的内切酶消化制作更多一些的代表性片段。
相比于DD-PCR,cDNA-RDA具有其明显的优点,cDNA不再扩增DD-PCR中两个样本所具有的相同片段,只扩增差异片段,并且产物易于检测,琼脂糖凝胶电泳即可。与基因组RDA相比,cDNA-RDA也具有其独特的优势,第一,cDNA-RDA可以检测出任何导致特异表型的低量表达的基因,而基因组RDA仅能检测出染色体序列上所发生的变异。第二,cDNA-RNA可检测时间信赖性的瞬时表达基因,如发育过程中的基因。第三,cDNA-RNA可检测不同表型之间的差异表达基因,尽管这些序列在染色体水平上可能是相同的,因此,以cDNA-RNA研究肿瘤的突变时,我们可以直接搜寻到与肿瘤相关的表达基因。
4.DNA芯片与探针微列阵
所谓DNA芯片(DNA chips)或探针微列阵(probe microarray)技术,是指利用大规模集成电路的模式控制固相合成成千上万个寡核苷酸探针,并把它们有规律地排列在指甲大小的硅片或玻璃片上,然后,将要研究的材料如DNA、RNA或cDNA用荧光标记后在芯片上与控针杂交,再通过激光共聚焦显微镜对芯片进行扫描,并配合计算机系统对每一个探针上的荧光信号作出比较和检测,从而迅速得出所需的信息[10]。
使用时,需将待检测DNA标记上专一颜色的荧光染料,如对照组用红色待检测DNA用绿色。杂交后,用激光共聚焦显微镜有相应的计算机扫描系


