เทคนิคเซลล์พันธุศาสตร์และ FISH

เทคนิคเซลล์พันธุศาสตร์ใช้ตรวจสอบโครโมโซมเพื่อหาความผิดปกติของจำนวนและโครงสร้าง ในขณะที่เทคนิคฟลูออเรสเซนต์อินไซตูไฮบริไดเซชัน (FISH) ใช้โพรบดีเอ็นเอติดฉลากเพื่อส่องให้เห็นลำดับเฉพาะโดยตรงภายในเซลล์หรือบนโครโมโซมที่กระจายตัว เทคนิคทั้งสองนี้เชื่อมโยงการวิเคราะห์โครโมโซมทั้งหมดกับการตรวจจับโมเลกุลที่จำเพาะต่อลำดับ

Definition

เทคนิคเซลล์พันธุศาสตร์และ FISH เป็นวิธีการที่ใช้ตรวจจับและระบุตำแหน่งความผิดปกติของโครโมโซมและลำดับดีเอ็นเอที่จำเพาะภายในเซลล์ โดย FISH ใช้โพรบกรดนิวคลีอิกที่ติดฉลากด้วยฟลูออเรสเซนต์ซึ่งจะจับคู่กับลำดับเป้าหมายที่เข้ากันได้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการทำคาริโอไทป์แบบดั้งเดิม, FISH สำหรับโพรบที่จำเพาะต่อตำแหน่งและโครโมโซม, และการผสมพันธุ์จีโนมเชิงเปรียบเทียบ (comparative genomic hybridization) สำหรับการประเมินจำนวนสำเนาทั่วทั้งจีโนม โดยถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางระเบียบวิธีเกี่ยวกับวิธีการมองเห็นการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมและซับโครโมโซม ไม่ใช่แนวทางการทดสอบทางคลินิก

Key concepts

• การทำคาริโอไทป์
• ฟลูออเรสเซนต์อินไซตูไฮบริไดเซชัน (FISH)
• โพรบจำเพาะตำแหน่งและโพรบเซนโทรเมียร์
• การจัดเรียงโครโมโซมใหม่และภาวะแอนนิวพลอยดี
• การผสมพันธุ์จีโนมเชิงเปรียบเทียบ (CGH)
• การเพิ่มขึ้นและการสูญเสียจำนวนสำเนา
• การวิเคราะห์ระยะอินเตอร์เฟสเทียบกับระยะเมทาเฟส

Mechanisms

เซลล์พันธุศาสตร์แบบดั้งเดิมจะหยุดเซลล์ที่กำลังแบ่งตัวในระยะเมทาเฟส จากนั้นกระจายและย้อมสีโครโมโซม และอ่านรูปแบบแถบสีเพื่อตรวจหาความผิดปกติของจำนวนและโครงสร้าง ในทางกลับกัน FISH จะใช้โพรบดีเอ็นเอสายเดี่ยวที่ติดฉลากด้วยฟลูออเรสเซนต์ซึ่งจะจับคู่กับลำดับเป้าหมายที่เข้ากันได้ในเซลล์ที่ถูกตรึง โพรบที่จับแล้วจะถูกมองเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งระบุตำแหน่งของลำดับไปยังโครโมโซมหรือนิวเคลียสในระยะอินเตอร์เฟส (Pinkel et al., 1986) การผสมพันธุ์จีโนมเชิงเปรียบเทียบขยายหลักการนี้ไปยังจีโนมทั้งหมดโดยการผสมพันธุ์ร่วมกันของดีเอ็นเอทดสอบและดีเอ็นเออ้างอิงที่ติดฉลากต่างกัน และเปรียบเทียบอัตราส่วนฟลูออเรสเซนต์เพื่อทำแผนที่การเพิ่มขึ้นและการสูญเสียจำนวนสำเนา (Kallioniemi et al., 1992)

Clinical relevance

เทคนิคเหล่านี้ใช้ในการตรวจหาความผิดปกติของโครโมโซมและการจัดเรียงโครงสร้างใหม่ที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติแต่กำเนิดและที่เกิดขึ้นภายหลัง บทความนี้อธิบายว่าวิธีการเหล่านี้แสดงภาพโครโมโซมและลำดับอย่างไรเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง โดยไม่ได้ให้คำแนะนำในการสั่งหรือตีความการทดสอบเซลล์พันธุศาสตร์เฉพาะใดๆ ในการดูแลผู้ป่วย

Evidence & guidelines

วิธีการเหล่านี้อิงจากการศึกษาหลักที่สำคัญซึ่งนำเสนอการผสมพันธุ์ฟลูออเรสเซนต์ที่มีความไวสูง (Pinkel et al., 1986) และการผสมพันธุ์จีโนมเชิงเปรียบเทียบสำหรับเนื้องอกแข็ง (Kallioniemi et al., 1992) มาตรฐานการทดสอบและการรายงานโดยละเอียดได้รับการดูแลโดยองค์กรเซลล์พันธุศาสตร์มืออาชีพและมีการอ้างอิงในการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการ

History

เซลล์พันธุศาสตร์ของมนุษย์พัฒนาขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ด้วยการนับโครโมโซมและการสร้างแถบสีที่เชื่อถือได้ การนำเสนอเทคนิคฟลูออเรสเซนต์อินไซตูไฮบริไดเซชันที่มีความไวสูงเชิงปริมาณในปี 1986 ได้เพิ่มความละเอียดที่จำเพาะต่อลำดับในการวิเคราะห์โครโมโซม (Pinkel et al., 1986) และการผสมพันธุ์จีโนมเชิงเปรียบเทียบในปี 1992 ทำให้การสำรวจจำนวนสำเนาทั่วทั้งจีโนมเป็นไปได้ (Kallioniemi et al., 1992) ซึ่งเป็นการปูทางไปสู่เทคนิคการหาจำนวนสำเนาโดยอาศัยอาร์เรย์และการจัดลำดับในปัจจุบัน

Key figures

• Daniel Pinkel
• Joe W. Gray
• Anne Kallioniemi

Seminal works

• pinkel-1986
• kallioniemi-1992

Frequently asked questions

FISH เพิ่มอะไรให้กับการทำคาริโอไทป์แบบดั้งเดิม?

การทำคาริโอไทป์แสดงโครโมโซมทั้งหมดและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างขนาดใหญ่ ในขณะที่ FISH ใช้โพรบติดฉลากเพื่อตรวจจับลำดับหรือการจัดเรียงใหม่ที่จำเพาะ รวมถึงในเซลล์ระยะอินเตอร์เฟสที่ไม่แบ่งตัวซึ่งไม่สามารถทำคาริโอไทป์แบบเต็มได้

การผสมพันธุ์จีโนมเชิงเปรียบเทียบตรวจจับการเปลี่ยนแปลงจำนวนสำเนาได้อย่างไร?

เทคนิคนี้จะผสมพันธุ์ร่วมกันของดีเอ็นเอทดสอบและดีเอ็นเออ้างอิงที่ติดฉลากต่างกันไปยังเป้าหมายเดียวกัน และเปรียบเทียบอัตราส่วนฟลูออเรสเซนต์ บริเวณที่สัญญาณทดสอบสูงขึ้นหรือต่ำลงสัมพัทธ์จะบ่งชี้ถึงการเพิ่มขึ้นหรือการสูญเสียของจีโนม