这一原理对于检测一个特异的mRNA在某一种生物体，或者某些组织切片、单个细胞里具体表达位置非常有用。该技术早应用于60年代末期，由于核酸分子杂交的特异性高，并可定位，因此该技术已被广泛应用，例如与细胞内RNA进行杂交以观察该组织细胞中特定基因表达水平。原位杂交能在成分复杂的组织中进行单一细胞的研究而不受同一组织中其他成分的影响，因此对于那些细胞数量少且散在于其他组织中的细胞内DNA或RNA研究更为方便；同时由于原位杂交不需要从组织中提取核酸，对于组织中含量极低的靶序列有极高的敏感性，并可完整地保持组织与细胞的形态，更能准确地反映出组织细胞的相互关系及功能状态。
生物领域应用原位杂交技术的例子：
基因表达和调控研究：原位杂交技术可以用于研究基因表达的调控机制。例如，可以标记特定基因的探针，荧光原位杂交，检测该基因在不同环境、不同生长条件下的表达情况，进而研究其表达调控机制。
细胞分化与发育研究：在细胞分化与发育研究中，原位杂交技术常被用于检测和定位特定基因的表达情况，进而了解细胞分化的过程和机制。例如，可以标记与细胞分化相关的基因探针，检测该基因在不同组织、不同发育阶段的表达情况。
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