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 TypesFunctionName of the studyAuthor YEAR
1ACM- FISHIn sperm cell, structural and numerical chromosomal abnormalities can be detectedIntegrating new tests of sperm genetic integrity into semen analysis: breakout group discussionPerreault, et al. [12] 2003
2armFISH 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 linesSallinen, et al. [13]2003
3CARD- FISHAmplification of signal which is obtained by peroxidase activityDetection of activity among uncultured Actinobacteria in a drinking water reservoirNielsen, et al. [14] 2006
4CAT-FISHExpression of genes patterns in brainEnvironment-specific expression of the immediate-early gene Arc in hippocampal neuronal ensembles.Guzowski, et al. [15] 1999
5CO-FISHThe orientation of tandem repeats in the centromeric regions of chromosomesStrand-specific FISH reveals the orientation of chromosome 18 alphoid DNA.Goodwin, et al. [16] 1993
 

6

CB-FISHThe cytological analysis of micronucleation and aneuploidyDetection of mosaic chromosome 21 aneuploidy in vivo with the CB-FISH method.Chen, et al. [17] 2000
7COD- FISHQuantification of gene copy number and the protein amountA new method for detecting pericentric inversions using COD-FISH.Bailey, et al. [18] 1996
8Comet- FISHDNA damageModification 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
9D-FISHDetection 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 leukemiaGrand, et al. [20] 1998
10DBD-FISHAny sites of DNA damage/breakage in the sample genomeApplication of FISH to detect DNA damage.           Fernandez, DNA breakage detection-FISH (DBD-FISH).          et al. [21] Fernandez, et al. [21] 2002
11Fiber- FISHMapping of genes and chromosomal regions on fibers of chromatin or DNAHigh-resolution DNA fiber-FISH for genomic DNA mapping and colour bar-coding of large genes.Florijn, et al. [22] 1995
12Flow-FISHvisualize and measure the length of telomereTelomere length dynamics in human
Rufer, et al.
lymphocyte subpopulations measured by flow
[23]
cytometry
 Rufer, et al. [23] 1998
13Fusion- Signal FISHIn peripheral blood and bone marrow 9;22 Philadelphia translocation is detectedDetection of a minimal residual disease state in chronic myelogenous leukemia patients using fluorescence in situ hybridizationAmiel, et al. [24] 1994
14Harlequin- FISHCell cycle-controlled  chromosome analysis in human lymphocytesDetection of chromosome aberrations by FISH as a function of cell division cycle (harlequin- FISH)Jordan, et al. [25]1999
15Immuno- FISHBoth DNA and proteins can be analyzed in the same sampleAssociation of transcriptionally silent genes with Ikaros complexes at centromeric heterochromatinBrown, et al. [26]1997
16M-FISHFacilitating the analysis of complex chromosomal rearrangementMulticolor spectral karyotyping of human chromosomesSchrock, et al. [27]1996
17ML-FISHIdentifying multiple microdeletion syndromes in patientsSimultaneous, multilocus FISH analysis for detection of microdeletions in the diagnostic evaluation of developmental delay and mental retardationLigon, et al. [28]1997
18PCC-FISHChromosome damage after irradiationThe prediction of human tumor radiosensitivity in situ: an approach using chromosome aberrations detected by fluorescence in situ hybridizationBrown, et al. [29]1992
19Q-FISHDetermining the repeated number of telomere on a specific chromosomeShort telomeres on human chromosome 17pMartens, et al. [30]1998
20QD-FISHHuman metaphase chromosomes, human sperm cells, bacterial
cells, and also to detect subcellular mRNA distribution in tissue sections
Semiconductor nanocrystal probes for human metaphase chromosomesXiao, et al. [31]2004
21Raman- FISHFinding 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 functionHuang, et al. [32]2007
22Reverse- FISHFor characterizing of chromosomes and chromosome amplifications in cancerFluorescence 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
23RING- FISHIdentification of individual genes and detection of halo appearance from fluorescence signals at the bacterial cell at peripheryIn situ functional gene analysis: recognition of individual genes by fluorescence in situ hybridizationZwirglmaier, et al. [34]2005
24RNA-FISHAllelic-specific expression in per cell basisRNA-FISH to analyze allele-specific expressionBraidotti, et al. [35]2001
25T-FISHMapping of gene loci and looking for specific transcripts in cellsDetection 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.