从化学和生物学的意义上理解，探针是一种已知特异性的分子，它带有合适的标记物供反应后检测。探针和靶的相互反应如抗原-抗体、血凝素-碳水化合物、亲合素-生物素、受体和配体，以及核酸与其互补核酸间的杂交等反应均属此类。用核酸探针与待检标本中核酸杂交，形成杂交体，再用呈色反应显示。此方法用于疾病的诊断，称为分子杂交基因诊断。此法开始用于遗传性疾病的诊断如血红蛋白病的诊断、先天性遗传病的产前诊断。近来，已发展为诊断外源性病原体如病毒、细菌、原虫等的方法；内源性病变基因研究如癌基因检测、基因突变、基因缺失或变异引起的疾病的基因诊断；人类基因识别及其生理功能和衰老有关研究；在法医检测中有关性别鉴别和DNA指纹谱的鉴定。基因探针的研究引起了人们高度重视，在探针的制备技术上有重大突破。可将核酸分子探针检测比喻为在柴草堆中去找一根针的神奇技术。据美国华尔街分析家预言：“在生物技术市场中，下一个突破和具有吸引力的是基因探针”。它的巨大的开发潜力和经济效益，已引起人们的重视。
目前基因检测方法中以同位素标记（32P、35S等）DNA探针灵敏度最高，但由于放射性污染、半衰期短、需要特别的安全防护条件等，限制了同位素标记探针的广泛应用。因此，非同位素标记探针的研制引起重视，自Langer等（1981）合成了生物素化 dUTP和NTP类似物以来，开创了用非同位素标记的新领域，用生物素标记核酸探针检测和识别特定的核酸序列，已广泛应用于临床检验和科学研究。Leary等（1983）用缺口平移法标记的生物素DNA探针成功地用于Southern印迹杂交技术。Forst等（1985）发表了光敏生物素直接标记核酸的简便方法，使核酸和蛋白质的生物素标记探针技术前进一大步。Renz等（1984）、Thorpe等（1985）和 Pollars 、Knight等（1990）用化学法直接把辣根过氧化物酶接到DNA上，运用发光显影法提高了敏感性。Muh－legger等（1990）用地高辛（Digoxigenin）标记DNA，再用地高辛抗体连接碱性磷酸酶，催化发光底物金刚烷脱磷并发光，灵敏度与32P标记探针相同，而且32P、标记的DNA探针杂交膜需要在-70℃件下曝光4～7天于X光片上显影，碱性磷酸酶发光法只需10～30min，十分快速、简便。
基因诊断的被检测基因或目的基因存在于样品中，先将样品中核酸提取出来，或在原位，或将样品点在硝酸纤维素滤膜上，再经蛋白酶处理，或酶切成较小的片段，经变性处理（热或碱变性）成单链。另一方面制备已知核酸序列标记的核酸分子探针，也经变性成单链。根据核酸链之间碱基配对的原理，将此核酸探针与样品中核酸单链结合成双链核酸，即称分子杂交。被检样品形成杂交双链，显示阳性结果。如样品无与探针互补的序列，则不发生分子杂交，结果为阴性。这种技术用于诊断要依靠基因探针，可见基因探针是基因诊断中的关键性试剂。
核酸探针传统的标记物是用放射性同位素，多用32PdNTP、3HdNTP、35SdNTP等。用放射性同位素标记核酸有以下优点：
（1） 灵敏性高：一般可达到0.5～5pg或更低浓度核酸的检测水平，可以检测极少量或拷贝数少的基因组（可延长曝光时间或增敏屏增敏）。
（2） 特异性高：用放射自显影法，样品中存在的无关核酸或非核酸成分不会干扰检测结果，准确率高，假阳性率低。
（3） 方法简便。所以，放射性同位素标记核酸探针在一些有条件的单位，作为主要的标记方法仍在使用。
放射性同位素标记技术也存在以下缺点：
① 半衰期短，必须经常标记探针：如32P、半衰期只有14.3天，放射强度逐日变化。35S的半衰期可达88天，但衰变能量只有32P的1/10，灵敏度较低，只能用于多拷贝基因的检测。3H的半衰期虽长达12.26年，但衰变能低，灵敏度太低。
② 费用高 ：α-32P标记的dATP（400Ci/mmol），需要进口试剂，价格高。
③ 检测时间长：用放射自显影需要较长的曝光时间（1～15天）。
④ 放射性同位素对人体有害，实验室和环境易被污染，放射性废物处理困难。因此，推广使用受到限制。
所以研究非放射性标记核酸探针及其检测显示方法、为推广应用基因诊断创造有利的条件，已成为80年代以来各国十分重视的研究目标。这项技术属生物高技术中发展很快、前景很大的项目。美国科学家于1981年首先合成了生物素标记的脱氧尿嘧啶核苷三磷酸，他们采用缺口平移制成生物素化核酸探针，成功地用于探测一系列基因。随后美国的BRL和Enzo biochem 生产了这种生物素标记探针及分子杂交成套试剂盒。1985年澳大利亚合成了光敏生物素，用于直接标记核酸，这是Adelaide大学Forest等学者的重大成功。该大学的Bresatec公司和美国的Vector实验室，先后完成了配套试剂盒。1988年西德Boehring
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