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类器官整装原位杂交怎么做?RNA 空间定位的全流程避坑指南

发布时间:2026-08-25点击量:9
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类器官中的基因表达往往具有明显空间差异。qPCR可以检测整体RNA变化,整装原位杂交(Whole-mount in situ hybridization,WISH)则直接在完整类器官中显示目标RNA的位置,同时保留三维形态和区域结构。

经典显色型WISH常采用DIG标记RNA探针+抗DIG-AP抗体+NBT/BCIP显色。整个实验通常持续3~4天,主线可以概括为:

固定 → 甲醇处理 → 通透 → 预杂交 → 探针杂交 → 洗涤 → 抗体孵育 → 显色。

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图1|经典显色型WISH实验流程示意

以下参数可作为完整类器官DIG-WISH的起始条件,再根据类器官大小和探针情况调整。



一、实验开始前:探针和试剂先准备好


提前制备DIG标记的antisense RNA探针,并确认探针完整性。探针序列尽量选择目标转录本特异区域;涉及多个剪接异构体时,提前确认探针识别范围。

同时准备4% PFA、PBST、甲醇梯度液、Proteinase K、预杂交/杂交液、SSC/SSCT、封闭液、抗DIG-AP抗体、NTMT和NBT/BCIP。

一套可参考的杂交液包括:5× SSC、50 mM DTT、1 mM EDTA、1× Denhardt's solution、100 μg/mL tRNA、50% formamide和0.1% Tween。

探针制备、样本处理和杂交阶段保持RNase-free操作。



二、正式实验:按照时间线完成WISH


Step 1|收样并固定

类器官达到实验终点后完整回收。基质胶培养的样本先轻柔去除残留基质,再用PBS清洗。

加入4% PFA,室温固定20~30 min,随后PBST清洗。换液时保持动作轻柔,带腔体或出芽结构的类器官尽量让样本自然沉降后再吸取上清。


Step 2|甲醇梯度处理

固定后的类器官依次进入:25%甲醇 → 50%甲醇 → 75%甲醇 → 100%甲醇。

完成100%甲醇处理后,可以继续实验,也可以在这一阶段保存样本,后续统一进行杂交。


Step 3|重新水化和通透

杂交当天按照:75%甲醇 → 50%甲醇 → 25%甲醇 → PBST 逐级重新水化。

随后加入Proteinase K,5 μg/mL、室温约2 min可作为起始条件。处理后立即PBST清洗,再用4% PFA固定10 min

Proteinase K处理时间需要结合类器官尺寸调整。体积较大、结构致密的样本可适当增加时间,小型类器官则从较短时间开始。


Step 4|预杂交

加入预热的杂交液,65℃孵育约2 h

预杂交期间同步准备探针杂交液和样本编号,后续直接进入过夜杂交。


Step 5|探针过夜杂交

将预杂交液更换为含DIG标记antisense RNA探针的杂交液。

完整类器官可从每份样本约0.5 μg RNA探针开始摸条件,65℃杂交过夜


Step 6|高严格度洗涤

第二天依次进行:

预杂交液∶2× SSC=1∶1,65℃ 15 min;

2× SSCT,65℃洗3次,每次15 min;

PBST室温洗2次。


充分洗去游离探针后进入抗体检测。


Step 7|封闭和抗DIG孵育

使用PBST+5% normal goat serum室温封闭约2 h。

随后加入抗DIG-AP抗体,1∶2000可作为起始稀释条件,4℃孵育过夜。

第二天先用PBST清洗3次,再用NTMT清洗2次。


Step 8|NBT/BCIP显色

加入NBT/BCIP后观察显色进程。

目标区域形成清晰紫蓝色沉淀、背景保持干净时结束反应。

第一批实验记录信号出现和达到合适强度的大致时间。后续同批实验尽量保持接近的显色时长。显色结束后用PBST清洗,再用4% PFA固定保存并拍照。

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图2|完整类器官SHH mRNA原位杂交结果

整套实验大致可以这样安排:

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三、对照怎么设置


1. No-probe对照

全程正常处理,仅省去RNA探针,用于判断抗体和显色体系产生的背景。


2. Sense probe对照

使用对应sense RNA探针。实验组出现明确空间信号、sense组保持低背景,可以进一步支持探针特异性。


3. 已知阳性基因对照

选择在当前类器官模型中稳定表达的基因,验证RNA保存、通透、杂交和显色体系是否正常。


4. 明确阴性样本

条件允许时,可加入敲除样本或明确缺乏目标表达的类器官,进一步判断探针特异性。

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图3|Antisense与Sense RNA探针的WISH结果对比



四、常见问题怎么排查


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建立新体系时,优先把Proteinase K处理时间、探针浓度和显色窗口做成小梯度。这三个参数稳定下来,后续重复性通常会明显提高。



五、WISH和整装IF怎么选


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研究转录调控时,可以按照:qPCR观察整体RNA变化 → WISH观察RNA空间位置 → 整装IF观察蛋白分布,逐步补充空间信息。



结语


类器官WISH可以直接记住这一条实验线:

收样固定 → 甲醇处理 → Proteinase K通透 → 预杂交 → 探针过夜杂交 → 高严格度洗涤 → 抗DIG孵育 → NBT/BCIP显色。

前期把类器官处理好,中间让探针充分进入,最后把背景洗干净。再配合合适的阴性和阳性对照,一套完整的WISH结果就比较清楚了。


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