熒光原位雜交技術(shù)(Fluorescence in situ hybridization)簡(jiǎn)稱FISH。這是一個(gè)形態(tài)與分子相結(jié)合的檢測(cè)平臺(tái),在基礎(chǔ)病理與分子病理檢測(cè)中都是能手。話不多說,先上張好看的圖!
*miR-133(green) and myogenin mRNA (red) in C2C12differentiating cells
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什么是熒光原位雜交技術(shù)?
原理:原位雜交是在組織、細(xì)胞或染色體等水平對(duì)DNA或RNA進(jìn)行定性、定位或定量分析的實(shí)驗(yàn)技術(shù),熒光原位雜交則是使用了熒光標(biāo)記的探針特異性地與目標(biāo)序列雜交,分為DNA-FISH和RNA-FISH,以DNA-FISH為例,下圖顯示了關(guān)鍵的雜交變性過程。
技術(shù)
儀器/
可視化方法
主要優(yōu)勢(shì)
DNA-FISH
熒光顯微法
多重復(fù)用:在同一樣本中直觀顯示多個(gè)靶標(biāo)
基因存在、拷貝數(shù)和位置;突變分析
RNA-FISH
熒光顯微法、HCS和流式細(xì)胞分析
多重復(fù)用:在同一樣本中直觀顯示多個(gè)靶標(biāo)
基因表達(dá)、RNA的時(shí)間和空間定位
*DNA-FISH與RNA-FISH的特點(diǎn)比較
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以臨床常用的DNA-FISH為例,咱們記幾句入門口訣:
? FISH檢測(cè)的是DNA,不是蛋白質(zhì),所以它和免疫組化是不一樣的;
? FISH是在標(biāo)本原位上直接檢測(cè)DNA,這些DNA不用提純,所以他和PCR是不一樣的;
? FISH檢測(cè)可在間期細(xì)胞上進(jìn)行,有別于核型分析;
? FISH探針種類很多,不是說一種探針可以檢測(cè)所有的腫瘤基因檢測(cè)項(xiàng)目;
? FISH需要檢測(cè)的是一段相對(duì)較長(zhǎng)的DNA片段(至少100kb),所以簡(jiǎn)單的突變(只有1個(gè)或者幾個(gè)堿基改變或者缺失)不能用FISH檢測(cè);
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FISH儀器中最主要(最昂貴的)的是分析工作站(熒光顯微鏡、分析照相軟件)和熒光原位雜交儀。
*熒光原位雜交儀
*熒光顯微系統(tǒng)
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關(guān)鍵物質(zhì)
從FISH的原理就可以看出,它所采用的熒光標(biāo)記的探針,是其技術(shù)的核心,這次我們主要講一下熒光標(biāo)記的DNA探針,也是目前醫(yī)學(xué)上最廣泛使用的。
FISH探針的主要分類和用途:
著絲粒探針(CSP探針):用于檢測(cè)染色體數(shù)目異常如三體、單體等。
染色體臂或整條染色體涂染探針(WPP探針):用于檢測(cè)染色體易位和標(biāo)記染色體。
序列特異性探針(GLP探針):包括臂、帶和基因探針等多種,
用于檢測(cè)基因缺失和重排。
除此之外,常用的還有亞端粒探針,靠近端粒的200-300Kb為染色體特異性DNA,用于檢測(cè)涉及端粒的隱匿性易位。
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相關(guān)應(yīng)用
在講應(yīng)用之前,先來(lái)夸一下FISH平臺(tái),F(xiàn)ISH技術(shù)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):安全、快速、靈敏度高;探針能較長(zhǎng)時(shí)間保存;多色標(biāo)記,簡(jiǎn)單直觀;可用于中期染色體及間期細(xì)胞的分析;可應(yīng)用于新鮮、冷凍或石蠟包埋標(biāo)本以及穿刺物和脫落細(xì)胞等多種物質(zhì)的檢測(cè)。
近幾年已有100種腫瘤基因FISH探針用于臨床,因此,在分子檢測(cè)平臺(tái)中地位越發(fā)重要。首先來(lái)看一下可用FISH技術(shù)檢測(cè)的基因異常形式,包括基因擴(kuò)增、基因斷裂、基因缺失和基因融合。“金標(biāo)準(zhǔn)”是檢測(cè)平臺(tái)都很希望被冠上的榮譽(yù)稱號(hào),F(xiàn)ISH技術(shù)當(dāng)仁不讓,它是某些基因異常檢測(cè)的“金標(biāo)準(zhǔn)”,如乳腺癌的HER-2基因檢測(cè),肺癌的ALK基因檢測(cè)等。
(一)“金標(biāo)準(zhǔn)”之HER2基因檢測(cè)
一般采用DNA染料SYBR? Green I,染料能夠與雙鏈結(jié)合,發(fā)出熒光,它自身也會(huì)發(fā)出微弱的熒光,應(yīng)用體系內(nèi)所有熒光的信號(hào)強(qiáng)度與DNA量成正比,所以它對(duì)模板沒有選擇性,且不需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的探針,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。但是也因此暴露缺陷,染料能與所有雙鏈DNA結(jié)合,導(dǎo)致非特異性擴(kuò)增和引物二聚體也會(huì)被檢測(cè)出,并干擾結(jié)果。有缺陷就有補(bǔ)救的方法,溶解曲線的分析能幫助操作者判斷產(chǎn)物的特異性,溶解曲線是指隨溫度升高DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)降解程度的曲線。單一峰的溶解曲線說明擴(kuò)增特異性好,有雙峰代表出現(xiàn)了非特異擴(kuò)增或引物二聚體。
一般而言,乳腺癌患者首選做免疫組化,免疫組化2+的患者,仍然存在23.3%的患者HER2基因擴(kuò)增,而此類人群亦能受益于赫賽?。ㄇ字閱慰梗┑劝邢蛩幬铮仨氁僮鯢ISH。3+的不用做FISH,可以直接用靶向輔助治療。0、1+的患者若經(jīng)濟(jì)條件許可,可以建議做FISH。
最后來(lái)看一下FISH做出來(lái)的結(jié)果圖,左邊是HER2擴(kuò)增陰性右邊是陽(yáng)性,HER2檢測(cè)過程中常用到兩種探針,著絲粒探針是檢測(cè)著絲粒觀察對(duì)應(yīng)染色體的個(gè)數(shù),外加目的探針直接檢測(cè)目的基因HER2,通俗的講,陰性結(jié)果就一個(gè)著絲粒一個(gè)HER2基因,陽(yáng)性就是一個(gè)著絲粒很多個(gè)HER2基因。
另外,ASCO會(huì)議指出晚期胃癌患者在確診時(shí)都應(yīng)接受HER2檢測(cè),而FDA于2010年10月批準(zhǔn)Herceptin聯(lián)合其他化療藥物用于HER2陽(yáng)性的胃癌和胃食管交界處腺癌患者的治療。
(二)“金標(biāo)準(zhǔn)”之ALK基因檢測(cè)
認(rèn)識(shí)ALK:是一種間變性淋巴瘤激酶(Anaplastic Lymphoma kinase, ALK),強(qiáng)力致癌驅(qū)動(dòng)基因。EML4-ALK基因重排(又叫ALK陽(yáng)性)的肺癌是主要發(fā)生在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC),約占肺癌3%-5%。
FDA 2011年批準(zhǔn)克唑替尼上市,適應(yīng)癥為用于治療間變淋巴瘤激酶(ALK)陽(yáng)性的局部晚期或轉(zhuǎn)移的非小細(xì)胞肺癌,同時(shí)伴隨批準(zhǔn)雅培Vysis的ALK FISH產(chǎn)品上市。
*使用ALK斷裂探針的NSCLC FISH圖
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上海衡道醫(yī)學(xué)病理診斷中心 利用熒光原位雜交平臺(tái),開展包括乳腺癌中的HER2基因擴(kuò)增篩查,提示曲妥珠單抗等靶向藥物的敏感性,以及非小細(xì)胞肺癌中ALK基因融合檢測(cè),提示克唑替尼等靶向藥物的敏感性,為患者和醫(yī)生提供直觀、科學(xué)的用藥指導(dǎo)報(bào)告。
參考資料
[1].CamidgeD R, Kono S A, Flacco A, et al. Optimizing the Detection of Lung CancerPatients Harboring Anaplastic Lymphoma Kinase (ALK) Gene RearrangementsPotentially Suitable for ALK Inhibitor Treatment[J]. Clinical Cancer Research,2010, 16(22): 5581-5590.
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