Chúng ta đã quen thuộc với khái niệm "lai" (hybridization) ở mức độ cá thể trong chọn giống vật nuôi và cây trồng. Lai phân tử là lai các nucleic acid hoặc các phân tử protein với nhau.
1. Nguyên lý chung
Lai các nucleic acid dựa trên nguyên tắc bổ sung, hoặc lai các phân tử protein theo nguyên tắc kháng nguyên - kháng thể..
Lai nucleic acid là quá trình kết hợp hai sợi nucleic acid đơn, đồng dạng thành một phân tử duy nhất. Trong điều kiện bình thường, các nucleotide có thể ghép cặp bổ sung với nhau, vì vậy mà 2 sợi đồng dạng hoàn toàn sẽ liên kết chặt chẽ. Điều này gọi là sự bắt cặp (annealing). Sự bắt cặp này có thể đảo ngược bằng cách tăng nhiệt độ (94- 98oC) đối với các phân tử sợi đôi của DNA (hoặc RNA hay DNA:RNA) để phá vỡ các liên kết hydro giữa các base và tách rời 2 sợi khỏi nhau. Đây là hiện tượng biến tính (denaturation). Sau khi biến tính, nếu hạ nhiệt độ ((50-55oC) thì các phân tử có thể bắt cặp trở lại, gọi là sựa hồi tính (renaturation)
Phương pháp lai nucleic acid đầu tiên là Southern blot được E. Southern phát minh vào năm 1975, cho phép nghiên cứu DNA của bộ gen, kiểm tra kết quả chuyển gen hoặc kiểm tra sự có mặt của một gen nào đó trong bộ gen của tế bào. Sau đó, cách thức tương tự đã được cải tiến để cho ra đời phương pháp Northern blot để lai RNA. Tiếp theo, đối với phép lai các phân tử protein (ở đây dựa trên nguyên lý kết hợp kháng nguyên - kháng thể) người ta gọi là lai Western blot.
Liệu rằng có phương pháp Eastern blot không nhỉ?
Một phương pháp lai phân tử khác là lai tại chỗ, trong đó, trình tự nucleic acid cần tìm nằm ngay trong tế bào hay trong mô. Lai tại chỗ cho phép nghiên cứu nucleic acid mà không cần qua giai đoạn tách chiết chúng ra khỏi mô, tế bào. Các ứng dụng
của kiểu lai này rất đa dạng đi từ kĩ thuật định vị gen trên nhiễm sắc thể, phát hiện dòng vi khuẩn tái tổ hợp trong phương pháp tạo dòng đến việc nghiên cứu một mRNA chuyên biệt trong tế bào và mô. Phương pháp này ít tốn kém hơn là lai Southern blot, mẫu dò được đánh dấu bằng huỳnh quang thay cho mẫu dò đánh dấu phóng xạ. Tùy từng loại tế bào và mô có thể thực hiện các phương pháp lai tại chỗ khác nhau.