مقدمه و پیشینه:

مطالعه ژنتیک سلول­ها و زیست­ شناسی سلولی کمک کرد تا تکنیک هیبریداسیون در محل ساخته شود که توسط آن ناهنجاری­ ها و بیماری­های مادرزادی در حین روشهای بالینی بهتر و موثرتر تشخیص داده شده و کنترل گردند. سطح دقت و اختصاصی بودن این تشخیص نقش محوری ­ای را در درمان، جلوگیری و کاهش درد و رنج بیماران دارد.

تشخیص توالی­ خاصی روی کروموزوم یا حضور یا عدم حضور آن نگرانی اصلی سیتوژنتیک در تشخیص بیماری­ها یا ناهنجاری های ژنتیکی است.

تکنیک هیبریداسیون درمحل در اوایل دهه ­ی 1980 به وجود آمد. این تکنیک در مقایسه با دیگر تکنیکهای سیتوژنتیک به زمان کمتری نیاز دارد. با استفاده از این تکنیک امکان شناسایی ناهنجاری­ های مختلف در کروموزوم وجود دارد که باعث آسانتر شدن درمان و افزایش امید به زندگی می­شود. هدف این مقاله مروری است بر مفهوم FISH، افزایش نیاز به استفاده از آن و مزیت­ های آن در علوم پزشکی.

مکانیزم FISH:

قدم اول این است که  قطعات کوتاهی از DNA تک رشته­ ای که با پروتئین ژنی که دنبال آن میگردیم جفت می­شود آماده کنیم. به این قطعات پروب گفته می­ شود. پروب DNA به دو روش مستقیم و غیرمستقیم نشانه ­گذاری میشود. سپس پروب و DNA هدف دناتوره می­ شوند و اتصال بخش­های مکمل رخ می­دهد. انتخاب پروب­های FISH بستی به نوع بیماری یا ناهنجاری دارد.

روند افزایش تکنولوژی FISH در سراسر جهان:

جستجوهای انجام شده نشان می­ دهد تکنیک FISH  از اوایل دهه­ ی 1980 معرفی شد. درسال های بعد محبوبیت بیشتری کسب کرد و عرص ه­ای جدید از پژوهش با این این روش شروع شد. جستجوها با استفاده از کلیدواژه­ های “fluorescence in situ hybridization” و” application of FISH”  در بانک اطلاعاتی PubMed نشان می­­دهد استفاده از این تکنیک ابتدا در دهه­ ی 1980 آغاز گشته و در دهه­ ی 1990  افزایش یافت.

مروری بر تکنولوژی FISH در علوم پزشکی:

Histiocytoid Sweet Syndrome

سندرم سوییت به عنوان درماتوز نوتروفیلی حاد شناخته می­شود و توسط تومور جامد بدخیم یا بیماری التهاب روده یا عفونت دستگاه گوارش یا دستگاه تنفسی فوقانی در ارتباط است. دراینجا از FISH استفاده شد تا حضور ژن پیوندی BCR/ABL تعیین شود. روش های سنتی نمی­ توانند معیارهای تشخیی سندرم سوییت را برآورده کنند. از این رو FISH برای ارزیابی وجود ناهنجاری کروموزومی در نفوذ پوستی نمونه بیوپسی اولیه انجام شد. سندرم سوییت همچنین ممکن است لوسمی پوستی نیز نشان دهد.

Differential Diagnosis of Pseudomosaicism from True Mosaicism

با استفاده ازFISH در آنیوسیت کشت نشده می­توان به سرعت موزائیکیسم کاذب را از واقعی تشخیص داد. در آمنیوسیت کشت نشده آنالیز مولکولی سیتوزنتیک می­تواند به عنوان ابزاری ضروری برای این تشخیص افتراقی و در کشف ایزوکروموزوم 20q استفاده شود.

Autologous Fat Grafting

در بسیاری از جراحی­ ها مانند جراحی زیبایی اسکلتی، بازسازی سینه و جوان­سازی صورت استفاده میشود. FISH می­تواند در تشخیص توالی­های DNA یا  RNAای خاص با زمینه­ سلول استفاده شود. در این جا این تکنیک به جراح کمک میکند که از درجه­ی آنژیوژنز و آدیپوژنز مطمئن شود.

(Dedifferentiated Liposarcoma (DDLPS

برای پیش­بینی بهتر در تشخیص Dedifferentiated Liposarcoma مهم است که DDLPS زودتر از دیگر high-grade spindle و  سارکوماهای پلی­مورفیک زودتر تشخیص داده ­شود. بیان و تشدید MDM2 در تشخیص حیاتی DDLPS حیاتی­اند. هیبریداسیون در محل فلوئورسنت MDM2 اطلاعات خوبی را برای تشخیص بیماری در اختیار میگذارد.

Streptococcus Pneumonia

استرپتوکوکوس نومونیا میتواند با استفاده از FISH در نمونه های کشت خون شناسایی شود. پنوموکوکوس به عنوان یک عامل اصلی در عفونت باکتریایی در کودکان و بزرگسالان شناخته می­شود. روش FISH بدون استفاده از درمان آنزیمی می­تواند این باکتری را در نمونه کشت خون شناسایی کند. مطالعات در بنگلادش نشان داده­ اند که این تکنولوژی جدید می­تواند مداخله ای مفید برای شناسایی بیماری های خاص نوزادان باشد.

Aneuploidies

مطالعات نشان می­دهد که آنوپلوییدی های مربوط به به سن عمدتا به دلیل جدانشدن کرموزوم ها هنگام میوز رخ می­دهند. با این حال مطالعات روی گویچه های قطبی اول و دوم باعث شده تا بتوانیم آنوپلوییدی را در بیماران IVF  شناسایی کنیم که ممکن است شانس تولد نوزادی مبتلا به سندرم داون یا دیگر آنوپلوییدی ها را کاهش دهد. با کمک FISH  شناسایی سیگنال های کروموزوم در اینترفاز ممکن است. بنابراین می­تواند روشی مطمئن برای تشخیص آنوپلوییدی های متداول قبل از لانه گزینی باشد.

 

کاربرد های  FISH در انکولوژی:

(Chronic Myeloid Leukemia (CML

پروتئین های فیوژن غیرطبیعی ناشی بازآرایی کروموزومی به طور قابل توجهی در مکانیزم مولوکولی لوسمی شرکت می­کند. ترانسلوکاسیون BCR/ABL  معمولا در لوسمی میلوییدی مزمن (CML)  رخ می­ دهد. روش FISH استانداردی برای تشخیص ترانسلوکاسیون های کروموزومی به کار می­رود و بدین ترتیب به عنوان یک ابزار حیاتی در انتخاب یک درمان هدفمند در انواع لوسمی به کار می ­رود.

(Multiple Myelomas (MM

مالتیپل میلوماها سلولهای B تغییرکرده ­ی ناهمگون بدخیم هستند. مطالعات مولکولی نشان داده­ اند که ترانسلوکاسیون های اولیه که در استیج های ابتدایی MM رخ می ­دهند با تعداد زیادی از ترانسلوکاسیون های ثانویه در زمان پیشرفت تومور ادامه می­ یابند. در اینجا FISH برای اینترفاز هسته و اختلالات کروموزومی کوچک موثر است.

Prostate Cancer

در نیمی از کیس­های سرطان­ پروستات، androgen-regulated TMPRSS2 و خانواده­ ی ETS شامل (ERG، RTV1 و ETV4) شناسایی شدند. در سال­های اخیر از FISH چهاررنگ برای پیداکردن جابجایی TMPRSS2  و ERG استفاد می شود.

Breast Carcinomas

در 10 تا 20 درصد کاسینوماهای سینه ­ی انسانی، بیان بیش از اندازه­ ی HER2 دیده میشود. پروتئین HER2 تیروزین کینازی فعال است که نقش اساسی ­ای در رشد و تمایز سلول ایفا می­کند. هم­ اکنون از FISH  برای اندازه ­گیری بیان HER2 استفاده میشود. سنجش FISH ابزاری حیاتی برای اندازه­ گیری بالینی شاخص HER2 است.

Renal Mesenchymal Neoplasm

تشخیص مناسب نئوپلاسم مزانشیمی رنال چالش ­برانگیز است.تشخیص با بیوپسی سوزنی سخت است. در اینجا ایمونوهیستوشیمی و FISH برای یک تشخیص دقیق استفاده می شوند.

(Cholangiocarcinoma (CC

(Cholangiocarcinoma (CC به عنوان نوعی بدخیمی نادر دستگاه گوارش شناخته می شود. به دلیل ورورد محدود در محل تومور تشخیص های پیش از جراحی به به تکنیک های بازتابی بستگی دارد. بدین ترتیب، دریافت اطلاعات از CC ممانعت دارد. مطالعات نشان داده ­اند که FISH متواند اختلالات عددی و ساختاری چهار کروموزوم در بیماران مبتلا به CC را تشخیص دهد.

Pulmonary Adenocarcinomas

بازآرایی لنفوم کیناز آناپلاستیک به آدنوکارسینومای ریوی مرتبط است. بازآرایی ALK  معمولا از فیوژن میکروتوبول اکینودرم مانند  EMI4 با  ALKدر کروموزوم 2P23 دیده می­شود. فیوژن پروتئینEML4-ALK  میتواند توسط FISH  تشخیص داده­شود.

Melanoma

ملانوما نوعی سرطان است که از سولول هایی به نام ملانوسیت رشد میکند. این بیماری می­تواند کاملا توسط روش FISH  تشخیص داده شود. برای این کار از چهار پروب RREB1، MYB، CCND و CEP6 استفاده می­شود.

 

انواع تکنیک های FISH:
تکنیک FISH به روشهای مختلفی انجام می شود که این روشها وعملکرد هریک به تفکیک در جدول زیر نشان داده شده است:

FIGURE 2: Flow chart of literature search

Sr.
No.
 
Different Types Function Name of the study Author  YEAR
1 ACM- FISH In sperm cell, structural and numerical chromosomal abnormalities can be detected Integrating new tests of sperm genetic integrity into semen analysis: breakout group discussion Perreault, et al. [12]  2003
2 armFISH is a 42- color M- FISH
variant
Abnormalities at the chromosomal arms (p- and q-arms of all 24 human chromosomes; exception: p-arm of the Y and acrocentric chromosomes) Arm-specific multicolor fluorescence in situ hybridization reveals widespread chromosomal instability in glioma cell lines Sallinen, et al. [13] 2003
3 CARD- FISH Amplification of signal which is obtained by peroxidase activity Detection of activity among uncultured Actinobacteria in a drinking water reservoir Nielsen, et al. [14]  2006
4 CAT-FISH Expression of genes patterns in brain Environment-specific expression of the immediate-early gene Arc in hippocampal neuronal ensembles. Guzowski, et al. [15]  1999
5 CO-FISH The orientation of tandem repeats in the centromeric regions of chromosomes Strand-specific FISH reveals the orientation of chromosome 18 alphoid DNA. Goodwin, et al. [16]  1993
 

6

CB-FISH The cytological analysis of micronucleation and aneuploidy Detection of mosaic chromosome 21 aneuploidy in vivo with the CB-FISH method. Chen, et al. [17]  2000
7 COD- FISH Quantification of gene copy number and the protein amount A new method for detecting pericentric inversions using COD-FISH. Bailey, et al. [18]  1996
8 Comet- FISH DNA damage Modification of the alkaline Comet assay to
allow simultaneous evaluation of mitomycin C-     McKenna, induced DNA cross-link damage and repair of       et al. [19] specific DNA sequences in RT4 cells.
McKenna, et al. [19]  2003
9 D-FISH Detection of BCR/ABL fusion in chronic myeloid leukemia (CML) A two color BCR-ABL probe that greatly reduces the false positive and false negative rates for fluorescence in situ hybridization in chronic myeloid leukemia Grand, et al. [20]  1998
10 DBD-FISH Any sites of DNA damage/breakage in the sample genome Application of FISH to detect DNA damage.           Fernandez, DNA breakage detection-FISH (DBD-FISH).          et al. [21]  Fernandez, et al. [21]  2002
11 Fiber- FISH Mapping of genes and chromosomal regions on fibers of chromatin or DNA High-resolution DNA fiber-FISH for genomic DNA mapping and colour bar-coding of large genes. Florijn, et al. [22]  1995
12 Flow-FISH visualize and measure the length of telomere Telomere length dynamics in human
Rufer, et al.
lymphocyte subpopulations measured by flow
[23]
cytometry
 Rufer, et al. [23]  1998
13 Fusion- Signal FISH In peripheral blood and bone marrow 9;22 Philadelphia translocation is detected Detection of a minimal residual disease state in chronic myelogenous leukemia patients using fluorescence in situ hybridization Amiel, et al. [24]  1994
14 Harlequin- FISH Cell cycle-controlled  chromosome analysis in human lymphocytes Detection of chromosome aberrations by FISH as a function of cell division cycle (harlequin- FISH) Jordan, et al. [25] 1999
15 Immuno- FISH Both DNA and proteins can be analyzed in the same sample Association of transcriptionally silent genes with Ikaros complexes at centromeric heterochromatin Brown, et al. [26] 1997
16 M-FISH Facilitating the analysis of complex chromosomal rearrangement Multicolor spectral karyotyping of human chromosomes Schrock, et al. [27] 1996
17 ML-FISH Identifying multiple microdeletion syndromes in patients Simultaneous, multilocus FISH analysis for detection of microdeletions in the diagnostic evaluation of developmental delay and mental retardation Ligon, et al. [28] 1997
18 PCC-FISH Chromosome damage after irradiation The prediction of human tumor radiosensitivity in situ: an approach using chromosome aberrations detected by fluorescence in situ hybridization Brown, et al. [29] 1992
19 Q-FISH Determining the repeated number of telomere on a specific chromosome Short telomeres on human chromosome 17p Martens, et al. [30] 1998
20 QD-FISH Human metaphase chromosomes, human sperm cells, bacterial
cells, and also to detect subcellular mRNA distribution in tissue sections
Semiconductor nanocrystal probes for human metaphase chromosomes Xiao, et al. [31] 2004
21 Raman- FISH Finding out the microbial communities at a single-cell resolution. Raman-FISH: combining stable isotope Raman spectroscopy and fluorescence in situ hybridization for the single cell analysis of identity and function Huang, et al. [32] 2007
22 Reverse- FISH For characterizing of chromosomes and chromosome amplifications in cancer Fluorescence in situ hybridization with Alu and L1 polymerase chain reaction probes for rapid characterization of human chromosomes in hybrid cell lines. Lichter, et al. [33] 1990
23 RING- FISH Identification of individual genes and detection of halo appearance from fluorescence signals at the bacterial cell at periphery In situ functional gene analysis: recognition of individual genes by fluorescence in situ hybridization Zwirglmaier, et al. [34] 2005
24 RNA-FISH Allelic-specific expression in per cell basis RNA-FISH to analyze allele-specific expression Braidotti, et al. [35] 2001
25 T-FISH Mapping of gene loci and looking for specific transcripts in cells Detection of t(11;18) (q21;q21) in marginal zone lymphoma of mucosa-associated lymphocytic tissue type on paraffin embedded tissue sections by using fluorescence in situ hybridization. Nomura, et al. [36] 2003

 

نتیجه­ گیری:

در مقایسه با روش­های تشخیص کلینیکی معمول FISH بسیار دقیق­ تر و مستقیم­ تر و قابل­ اعتمادتر است. با استفاده از این روش ما میتوانیم ژن­ ها کروموزوم­ها رونویسی و حرکات نوکلئیک ­اسید را دیده و بررسی کنیم. درمورد استفاده از تکنولوژی FISH دریافتیم که این تکینیک به دلیل کمبود دانش و متخصص، استفاده­ بسیار محدودی در کشورهای درحال توسعه دارد. بنابراین، FISH باید روش ارجح در پیش بینی مولفه های پیچیده بیان ژن باشد.

سما میتوانید برای کسب اطلاعات بیشتر درباره ی پروب های فیش شرکت سماتشخیص به بخش محصولات مراجعه نمایید.

 

میتوانید مرجع اصلی مقاله را از لینک زیر دانلود کنید.