Lai huỳnh quang tại chỗ (FISH)

Lai huỳnh quang tại chỗ (FISH) là một kỹ thuật di truyền tế bào phân tử sử dụng các đầu dò DNA được đánh dấu huỳnh quang để liên kết với các trình tự nhiễm sắc thể cụ thể, sau đó được hình dung trực tiếp trên nhiễm sắc thể hoặc trong nhân tế bào dưới kính hiển vi huỳnh quang. Bằng cách nhắm mục tiêu vào các locus xác định thay vì quét toàn bộ bộ gen, FISH phát hiện và định vị các xóa, lặp, sắp xếp lại và lệch bội cụ thể với độ nhạy cao, kể cả trong các tế bào không phân chia (pha trung gian).

Definition

FISH là một kỹ thuật trong đó một đầu dò axit nucleic được đánh dấu được lai với các trình tự bổ sung được cố định tại chỗ trên tiêu bản nhiễm sắc thể hoặc nhân tế bào và được phát hiện bằng huỳnh quang, cho phép xác định, đếm hoặc định vị các mục tiêu bộ gen cụ thể.

Scope

Chủ đề này bao gồm nguyên tắc lai đầu dò, các loại đầu dò chính và công dụng của chúng (đầu dò đặc hiệu locus, đầu dò tâm động và đầu dò nhuộm toàn bộ nhiễm sắc thể), và ứng dụng của FISH cho các tế bào ở kỳ giữa và kỳ trung gian. Đây là một tài liệu tham khảo về phương pháp luận và không cung cấp hướng dẫn quản lý lâm sàng.

Core questions

• Làm thế nào một đầu dò được đánh dấu đạt được sự liên kết đặc hiệu, có thể phát hiện được với mục tiêu nhiễm sắc thể của nó?
• Điều gì phân biệt các đầu dò đặc hiệu locus, đầu dò tâm động và đầu dò nhuộm nhiễm sắc thể?
• Tại sao FISH có thể được áp dụng cho các tế bào ở pha trung gian cũng như kỳ giữa?
• FISH giải quyết những bất thường mục tiêu nào mà kỹ thuật băng nhiễm sắc thể không thể?

Key concepts

• Lai axit nucleic
• Đầu dò được đánh dấu huỳnh quang
• Đầu dò đặc hiệu locus
• Đầu dò tâm động (alpha-satellite)
• Đầu dò nhuộm toàn bộ nhiễm sắc thể
• FISH ở pha trung gian so với kỳ giữa
• Độ đặc hiệu của đầu dò và đếm tín hiệu
• Phát hiện vi xóa

Mechanisms

Một đầu dò DNA bổ sung cho một trình tự đích được đánh dấu bằng một chất huỳnh quang (trực tiếp hoặc thông qua một phân tử báo cáo). DNA nhiễm sắc thể đích trên lam kính và đầu dò được biến tính thành các sợi đơn và sau đó được phép ủ, để đầu dò lai với trình tự bổ sung của nó tại chỗ. Sau khi đầu dò không liên kết được rửa sạch, tín hiệu liên kết được hình dung bằng kính hiển vi huỳnh quang. Các thiết kế đầu dò khác nhau phục vụ các mục đích khác nhau: đầu dò đặc hiệu locus phát hiện hoặc xác nhận các tăng, mất hoặc sắp xếp lại tại một gen hoặc vùng xác định; đầu dò tâm động đếm số bản sao của một nhiễm sắc thể nhất định (đếm lệch bội); và đầu dò nhuộm toàn bộ nhiễm sắc thể đánh dấu toàn bộ nhiễm sắc thể để mô tả các sắp xếp lại phức tạp. Vì quá trình lai không yêu cầu các tế bào phân chia, FISH có thể được thực hiện trên nhân ở pha trung gian, mở rộng phân tích sang các mô và mẫu mà việc chuẩn bị ở kỳ giữa khó thực hiện.

Clinical relevance

FISH được sử dụng để xác nhận hoặc loại trừ các tình trạng vi xóa và vi lặp cụ thể, để đếm lệch bội và để phát hiện các sắp xếp lại xác định như những sắp xếp đặc trưng cho một số bệnh ung thư. Nó bổ sung cho phân tích karyotype bằng cách thêm phát hiện mục tiêu, độ nhạy cao, kể cả trong các tế bào ở pha trung gian. Mục này mô tả cách tạo ra các phát hiện FISH; nó không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Các phát hiện FISH được mô tả trong Hệ thống Danh pháp Di truyền Tế bào Người Quốc tế (ISCN), bao gồm ký hiệu cho các tín hiệu đầu dò và kết quả lai.

History

Lai tại chỗ lần đầu tiên được phát triển với các đầu dò phóng xạ vào cuối những năm 1960. Sự chuyển đổi sang phát hiện huỳnh quang, được Pinkel, Straume và Gray chứng minh định lượng vào năm 1986, đã mang lại một phương pháp nhanh hơn, an toàn hơn và có khả năng đa màu, đồng thời khởi xướng di truyền tế bào phân tử. Các thiết kế đầu dò và phương pháp đa màu sau đó đã mở rộng FISH từ phát hiện một locus sang phân tích đồng thời nhiều mục tiêu, bắc cầu giữa di truyền tế bào cổ điển và di truyền phân tử.

Key figures

• Daniel Pinkel
• Joe W. Gray
• Michael Speicher
• Nigel Carter

Seminal works

• pinkel-1986
• speicher-carter-2005

Frequently asked questions

FISH khác với phân tích karyotype như thế nào?

Phân tích karyotype quét toàn bộ bộ gen ở độ phân giải thấp và tiết lộ các sắp xếp lại cân bằng và bội thể, trong khi FISH sử dụng các đầu dò được đánh dấu để thăm dò các locus cụ thể với độ nhạy cao, kể cả trong các tế bào ở pha trung gian không phân chia. Chúng là các phương pháp bổ sung cho nhau.

FISH có thể được thực hiện mà không cần các tế bào phân chia không?

Có. Vì quá trình lai không phụ thuộc vào sự ngưng tụ nhiễm sắc thể, FISH có thể được áp dụng cho nhân ở pha trung gian, cho phép phân tích các mẫu mà từ đó nhiễm sắc thể ở kỳ giữa không thể dễ dàng thu được.