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分子生物学では、ハイブリダイゼーションプローブ（HP ）は、通常15～10000ヌクレオチド長のDNAまたはRNAの断片であり、放射性または蛍光標識することができる。HPは、プローブの配列に相補的なヌクレオチド配列が分析対象のRNAまたはDNA中に存在するかどうかを検出するために使用できる 。 [ 1 ]標識されたプローブは、まず（加熱または水酸化ナトリウムへの曝露などのアルカリ条件下で）変性して一本鎖DNA（ssDNA）になり、次に膜上またはin situで固定された標的ssDNA（サザンブロッティング）またはRNA（ノーザンブロッティング）とハイブリダイズされる。
プローブと標的配列とのハイブリダイゼーションを検出するために、プローブは放射性分子または（より最近では）蛍光分子のいずれかの分子マーカーで標識（または「ラベル付け」）されます。一般的に使用されるマーカーは、32P （プローブDNAのホスホジエステル結合に組み込まれたリンの放射性同位体） 、非放射性の抗体ベースのマーカーであるジゴキシゲニン、ビオチン、またはフルオレセインです。プローブと中程度から高い配列類似性を持つDNA配列またはRNA転写産物は、オートラジオグラフィーまたはその他のイメージング技術によってハイブリダイズしたプローブを可視化することによって検出されます。通常、フィルターのX線写真が撮影されるか、フィルターがUV光の下に置かれます。中程度または高い類似性を持つ配列の検出は、適用されたハイブリダイゼーション条件の厳密さに依存します。高い厳密性（高いハイブリダイゼーション温度、ハイブリダイゼーションバッファー中の低塩濃度など）は、非常に類似した核酸配列間のハイブリダイゼーションのみを許可しますが、低い厳密性（低い温度、高塩濃度など）は、配列の類似性が低い場合でもハイブリダイゼーションを許可します。
DNAマイクロアレイで使用されるハイブリダイゼーションプローブとは、コーティングされたガラススライドや遺伝子チップなどの不活性表面に共有結合したDNAを指し、これに可動性のcDNAターゲットがハイブリダイズされる。プローブは、方法によってはホスホラミダイト法を用いて合成される場合もあれば、 PCR増幅またはクローニングによって生成および標識される場合もある（いずれも古い方法である）。プローブの生体内安定性を高めるためにRNAは使用されない。代わりに、 RNAアナログ、特にモルフォリノ誘導体が使用される。分子DNAまたはRNAベースのプローブは、遺伝子ライブラリーのスクリーニング、ブロッティング法によるヌクレオチド配列の検出、および核酸や組織マイクロアレイなどの他の遺伝子技術において日常的に使用されている。
微生物生態学の分野では、オリゴヌクレオチドプローブは、蛍光in situハイブリダイゼーション（FISH）によって、微生物種、属、または細菌、古細菌、真核生物などのより広範なレベルで分類される微生物の存在を判定するために使用されます。 [ 2 ] rRNAプローブは、環境から直接rRNA配列を取得することによって、実験室環境でまだ培養されていない微生物を科学者が可視化することを可能にしました。[ 3 ]これらのタイプの微生物の例には、次のものがあります。
場合によっては、類似性のため、16S rRNA配列を使用すると種の区別が問題になることがあります。そのような場合は、 23S rRNA の方がより良い代替手段となる可能性があります。[ 6 ] rRNA 配列のグローバル標準ライブラリは常に大きくなり、継続的に更新されているため、特定のプローブ (さまざまなテスト生物からの完全かつ最新のデータに基づく) と望ましくない/未知のターゲット生物との間でランダムなハイブリダイゼーションが発生する可能性は容易に否定できません。[ 7 ]それとは逆に、系統発生的にプローブのターゲットグループのメンバーであるが、部分的またはほぼ完全なターゲット部位を持つ、まだ特定されていない微生物が存在する可能性があり、これは通常、グループ特異的プローブを設計する場合に当てはまります。
この技術の実用上の最大の制約は、自動化が利用できないことだろう。[ 8 ]
法医学では、ハイブリダイゼーションプローブは、例えば、短いタンデムリピート（マイクロサテライト）領域の検出[ 9 ]や制限酵素断片長多型（RFLP）法に使用され、これらはすべてDNAプロファイリング分析の一部として広く使用されています。