FISH-тест – это один из наиболее современных способов анализа хромосомного набора. Сама аббревиатура «FISH» сложилась из английского названия методики - флуоресцентная гибридизация in situ. Данный тест позволяет с высокой точностью (включая конкретные гены и их сегменты) изучить генетический материал клетки.
Этот способ сегодня используется для диагностики некоторых типов раковых опухолей, так как злокачественное перерождение клетки обусловлено изменениями ее генома. Соответственно, обнаружив характерные нарушения в генах, можно с высокой достоверностью отнести эту клетку к раковым. Кроме того, FISH-тест применяется и для подтверждения уже установленного диагноза, а также для получения дополнительных данных о возможности применения специфических химиопрепаратов с целью проведения процедуры химиотерапии при раке груди и уточнения прогноза заболевания.
Хорошим примером использования FISH-теста может послужить его проведение у пациентов с раковой опухолью молочной железы. С помощью этой методики ткани, полученные при биопсии, исследуются на наличие копий гена под названием HER-2. Если этот ген присутствует, это означает, что на поверхности клеток расположено большое число HER2-рецепторов. Они чувствительны к сигналам, стимулирующим развитие и размножение опухолевых элементов. В этом случае открывается возможность для эффективного использования трастузумаба – этот препарат блокирует активность HER2-рецепторов, а значит, угнетает рост опухоли.
Как проводится FISH-тест?
В ходе обследования в биоматериал, полученный от пациента, вводится специальное вещество-краситель, содержащее флуоресцентные метки. Их химическая структура такова, что они способны связываться исключительно с четко определенными участками хромосомного набора клетки. После этого окрашенный тканевой образец помещается под флуоресцентный микроскоп. Если исследователь обнаруживает участки хромосом с присоединенными к ним светящимися метками, то это является показателем отклонений, которые свидетельствуют о наличии изменений генома, относящихся к онкологическому типу.Эти отклонения в структуре хромосом бывают нескольких видов:
транслокация – перемещение части хромосомного материала на новую позицию в пределах той же самой или другой хромосомы;
инверсия – поворот части хромосомы на 1800 без отделения от основного ее тела;
делеция – потеря какого-либо хромосомного участка;
дупликация – копирование части хромосомы, что приводит к увеличению количества копий одного и того же гена, содержащегося в клетке.
Каждое их таких нарушений несет в себе определенные диагностические признаки и информацию. Так, например, транслокации могут свидетельствовать о наличии лейкемий, лимфом или сарком, а наличие генных дупликаций помогает назначить наиболее эффективную терапию.
В чем преимущество FISH-теста?
По сравнению с традиционными анализами генетического материала клеток, FISH-тест обладает намного большей чувствительностью. Он позволяет выявлять даже самые незначительные изменения генома, которые другими способами обнаружить не получается.Еще одно преимущество FISH-теста заключается в том, что его можно использовать на материале, недавно полученном от пациента. Для стандартного цитогенетического анализа необходимо предварительно вырастить клеточную культуру, то есть дать клеткам пациента размножиться в лабораторных условиях. Этот процесс занимает около 2 недель, и еще неделя уходит на проведение обычного исследования, в то время как результат FISH-теста будет получен всего через несколько суток.
Неуклонное развитие медицинской науки постепенно приводит к удешевлению FISH-теста и все более широкому его вхождению в повседневную практику специалистов-онкологов.
Поскольку FISH-тест позволяет выявить генетические отклонения, вызывающие рак, он является эффективным методом диагностики некоторых видов рака. Тест также используется для подтверждения поставленного диагноза и позволяет получить дополнительную информацию о возможном исходе болезни и целесообразности применения химиотерапии.
Например, у пациентов с раком молочной железы FISH-тест ткани, взятой при биопсии, помогает определить наличие в клетках копий HER2-гена.
Клетки с копиями HER2-гена имеют большее количество HER2-рецепторов, которые получают сигналы, стимулирующие рост раковых клеток в молочной железе. Поэтому для пациентов с копиями HER2-гена целесообразно применение герцептина (трастузумаба) - средства, угнетающего способность HER2-рецепторов принимать сигналы.
Из-за высокой стоимости и относительной недоступности FISH-теста чаще применяют другой тест на выявление рака молочной железы - иммуногистохомию (ИГХ).
Во врачебных кругах ведутся споры относительно высокой эффективности FISH-теста по сравнению со стандартными тестами. Однако благодаря техническому прогрессу FISH-тест становится все дешевле и доступнее в разнообразных клинических условиях.
Как работает FISH-тест
При проведении FISH-теста на образце ткани пациента используются флуоресцентные метки, которые связываются только с определенными участками хромосом. Затем с помощью флуоресцентного микроскопа определяют участки хромосом, с которыми связались флуоресцентные зонды, и наличие возможных отклонений, провоцирующих развитие рака.
В раковых клетках могут обнаруживаться следующие отклонения:
- транслокация - перенос участка хромосомы в новое положение на той же или другой хромосоме;
- инверсия - разворот участка хромосомы на 180 градусов при сохранении соединения с самой хромосомой;
- делеция - утрата части хромосомы;
- дупликация - удвоение участка хромосомы, приводящее к избыточному содержанию копий гена в клетке.
Транслокации помогают диагностировать некоторые виды лейкемии, лимфомы и саркомы. Наличие дупликации в раковых клетках молочной железы помогает врачу подобрать оптимальное лечение.
Преимущество FISH-теста перед стандартными цитогенетическими тестами (исследующими генетический состав клеток) состоит в том, что он позволяет определить даже самые небольшие генетические изменения, которые нельзя рассмотреть при помощи обычного микроскопа.
Другим важным отличием FISH-теста является возможность его проведения на клетках, которые еще не начали активно развиваться. Другие тесты выполняются на клетках только после их роста в лабораторных условиях в течение двух недель, поэтому весь процесс может занимать до трех недель, а результаты FISH-теста становятся известны уже через несколько дней.
Примеры FISH-теста для диагностики рака
Хотя FISH-тест чаще всего применяется для анализа генетических отклонений при раке молочной железы, он также помогает получить важную информацию о других видах рака.
Например, при диагностике рака мочевого пузыря FISH-тест клеток мочи дает более точные результаты, чем тесты на атипичные клетки. Кроме того, он позволяет определить рецидив рака мочевого пузыря на 3-6 месяцев раньше.
FISH-тест также помогает обнаружить отклонения в хромосомах при лейкозе, включая клетки, свидетельствующие об агрессивной форме хронического лимфолейкоза (ХЛЛ). Пациентам с агрессивной формой ХЛЛ может требоваться срочное лечение, в то время как при менее агрессивных формах может быть достаточно наблюдения.
Споры о FISH-тесте
Не все эксперты согласны с тем, что FISH-тест является наиболее точным анализом для диагностики видов рака, восприимчивых к герцептину.
В 2010 году ученые из института Mayo (Ирландия) заявили, что менее дорогостоящий ИГХ-тест почти настолько же эффективен для определения восприимчивости к герцептину, как и FISH-тест.
Другие эксперты критикуют FISH-тест за невозможность обнаружения малых мутаций, таких как небольшие делеции, вставки и точечные мутации, а также за игнорирование некоторых инверсий.
Совершенствование FISH-теста
Несмотря на то что технология FISH-теста позволяет анализировать пока не все участки хромосом, она постоянно развивается в этом направлении.
Например, в 2007 году канадские ученые объявили о разработке чипа размером с предметное стекло микроскопа, который позволит проводить FISH-тест при помощи устройства, помещающегося в ладони.
Этот усовершенствованный тест, получивший название «FISH-тест на чипе», позволит получить результаты в течение одного дня и будет стоить дешевле других тестов
FISH - один из удивительнейших «инструментов» молекулярной биологии XXI века. В преимплантационной диагностике исследовательская техника FISH применяется для выявления хромосомных аномалий или нарушений парности хромосом в клетках эмбриона, только что полученного методом экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Если аномалий или признаков анеуплоидии (нарушения парности, нехватки хромосомных пар) не обнаружено, то «искусственный» эмбрион признается жизнеспособным. Его можно имплантировать в матку будущей матери.
FISH позволяет также проследить половые признаки в наборе хромосом эмбриона. Это дает возможность определить пол будущего ребенка еще до фактического наступления беременности (если считать ее началом имплантацию внетелесно зачатого эмбриона в матку).
Что такое FISH?
Аббревиатура расшифровывается так: Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, или флюоресцирующая гибридизация in-situ. Расшифровка, скорей всего, ничего не говорит несведущему читателю. Поэтому разберем сложное понятие по частям, оставив недопереведенное «in-situ» напоследок.
Гибридизация
В молекулярной биологии у этого термина совершенно особое значение, не имеющее ничего общего со скрещиванием видов в «обычной» биологии.
Гибридизация - это молекулярно-генетический прием, применяемый для оценки состояния ДНК и РНК исследуемых клеток. Он основан на соединении отдельных цепочек нуклеиновых кислот в единую молекулу. Таким образом проверяется комплементарность (взаимное соответствие) молекул или их фрагментов друг другу. При полной комплементарности цепочки легко и быстро объединяются в общую молекулу. Медленное объединение говорит о недостаточной комплементарности. Некомплементарность цепочек как раз и обусловлена хромосомными аномалиями (нарушениями порядка расположения хромосом на тех или иных участках), непарностью хромосом или отсутствием некоторых пар.
«Инструментом» для измерения комплементарности является температура, при которой цепочки ДНК гибридизируются в общую молекулу. Для этого требуется сначала нагреть препарат нуклеиновой кислоты, а затем, смешав его с другим нагретым препаратом, охладить. При нагреве водородные связи между цепочками ДНК или РНК исчезают, образуются одноцепочечные фрагменты молекул. Смешанные препараты двух ДНК или РНК (или ДНК - РНК) охлаждаются. При охлаждении водородные связи между комплементарными основаниями быстро восстанавливаются, образуется единая, гибридная молекула ДНК (РНК или ДНК - РНК). При недостатке комплементарности процесс идет дольше, некомплементарные фрагменты остаются неприсоединенными. Следовательно, чем выше температура гибридизации, тем гармоничней и правильней хромосомные строения клеток. Чем ниже температура, тем больше аномалий в хромосомах. На основе анализа некомплементарных остатков можно установить конкретные аномалии или участки анеуплоидии.
Флюоресцентная маркировка
Для анализа комплементарности гибридизирующей молекулы ДНК (или РНК) применяются особые генетические зонды (или ДНК-зонды), которые, конечно же, тоже имеют мало общего со своими «тезками», используемыми, например, в хирургии.
Генетические зонды это синтезированные и специально помеченные одноцепочечные ДНК (реже РНК) с заранее установленными свойствами комплементарности. При гибридизации они сливаются с определенными генетическими фрагментами, подтверждая таким образом их комплементарность. Расположение зондов в гибридизированной молекуле свидетельствует о нормальном или дефектном строении первоначального хромосомного материала, из которого собрано это «искусственное сооружение».
Генетические зонды помечают, в частности, светящимися (флюоресцирующими) веществами, что делает их заметными под объективом специального флюоресцентного микроскопа.
Применение различных красителей для нескольких зондов позволяет производить одновременный анализ различных генетических структур, например, выявлять участки хромосом с двумя наложенными друг на друга генами и прочие аномалии.
В настоящее время при проведении единого анализа генетические зонды метят пятью-шестью различными красителями, иногда даже семью.
In-situ значит «у себя дома»
Первоначальная техника гибридизации была громоздкой. Извлеченные ДНК денатурировались в особых термобуферах, смешивались в центрифуге с другими денатурированными фрагментами. Гибридизация также проводилась лабораторно, «в химической посуде».
Современная техника позволяет проводить анализы in-situ, то есть «на месте», «у себя дома», в первоначальных генетических структурах, а не в лабораторно изготовленных препаратах. Объектами исследования стали сами ядра клеток (извлеченных при биопсии полярных телец, бластомеров, поверхностных клеток бластоцисты).
Наблюдение за генетическим материалом прямо в ядрах клеток ускоряет процесс, делает его более «чистым», свободным от внешних влияний и повреждений, которые не исключены при изготовлении лабораторных препаратов.
Существуют, однако, и проблемы, указывающие на непреодолимые границы данного метода. Единой гибридизацией невозможно «охватить» весь набор хромосом в клетках. Необходимы обычно две-три последовательные гибридизации, позволяющие исследовать 12-15 хромосомных пар (а их у человека 23). Способность к дальнейшей гибридизации у цепочек ДНК после каждой их регибридизации постепенно снижается. Это не позволяет проводить гибридизацию «сколько угодно раз», для исчерпывающего анализа одного и того же генетического материала.
Метод FISH-окраски (fluorescent in situ hybridization) разработан в Ливерморской национальной лаборатории (США) в 1986 г. Это принципиально новый метод изучения хромосом – метод флюоросцентного выявления ДНК путем гибридизации in situ со специфическими молекулярными зондами. Метод основан на способности хромосомной ДНК связываться при определенных условиях с фрагментами ДНК (ДНК-зондами), которые включают нуклеотидные последовательности комплементарные хромосомной ДНК. ДНК-зонды предварительно метят специальными веществами (например, биотином или дигоксигенином). Меченные ДНК-зонды наносят на цитогенетические препараты подготовленных для гибридизации метафазных хромосом. После того как произошла гибридизация, препараты обрабатывают специальными флюросцентными красителями, конъюгированными с веществами, способными избирательно присоединяться к биотину или дигоксигенину. Каждая хромосома имеет специфическую окраску. Гибридизация может проводиться также с зондами меченными радиоактивной меткой. Цитогенетический анализ проводится под люминесцентным микроскопом в ультрафиолетовом свете.
FISH-метод используется для выявление мелких делеций и транслокаций. Хромосомные обмены (транслокации и дицентрики) между разноокрашенными хромосомами легко определяются как разноцветные структуры.
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Учебный модуль. Биология клетки
Высшего профессионального образования.. башкирский государственный медицинский университет.. министерства здравоохранения и социального развития..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Учебный модуль. Основы общей и медицинской генетики
(методические указания для студентов)
Учебная дисциплина Биология
Для направления подготовки Лечебное дело
Ко
Правила оформления лабораторной работы
Необходимым элементом микроскопического изучения объекта является его зарисовка в альбом. Цель зарисовки - лучше понять и закрепить в памяти строение объекта, форму отдельных структ
Практическая работа
1. Приготовление временного препарата «Клетки пленки лука»
Для того, чтобы приготовить временный препарат с пленкой лука, снимите
Структура цитоплазматических мембран. Транспортная функция мембран
2. Учебные цели:
Знать:
- строение универсальной биологической мембраны
- закономерности пассивного транспорта веществ через мембраны
Строение эукариотических клеток. Цитоплазма и ее компоненты
2. Учебные цели:
Знать:
- особенности организации эукариотических клеток
- строение и функцию органоидов цитоплазмы
Органоиды, участвующие в синтезе веществ
В любой клетке совершается синтез свойственных ей веществ, являющихся либо строительным материалом для новообразующихся структур взамен изношенных, либо ферментами, участвующими в биохимических реа
Органоиды с защитной и пищеварительной функцией
Лизосомы
Эти органоиды известны с 50-х годов XX столетия, когда бельгийский биохимик де Дюв обнаружил в клетках печени мелкие гранулы, содержащие гидролитические
Органоиды, участвующие в энергообеспечении клетки
Подавляющее большинство функций клетки сопряжено с затратой энергии. Живая клетка образует ее в результате постоянно протекающих окислительно-восстановительных процессов, составляющ
Органоиды, участвующие в делении и движении клеток
К ним относятся клеточный центр и его производные - реснички и жгутики.
Клеточный центр
Клеточный центр имеется в животных клетках и у неко
Практическая работа №1
1. Микроскопический анализ постоянного препарата «Комплекс Гольджи в клетках спинального ганглия»
На препарате нервные клетки им
Рибосомы
Выявляются при помощи электронной микроскопии в клетках всех организмов про- и эукариотов, их размер 8-35 нм, они прилегают к внешней мембране эндоплазматической сети. На рибосомах осуществляется с
Гранулярная эндоплазматическая сеть
Рассмотреть субмикроскопическое строение шероховатой эндоплазматической сети на электронной микрофотографии. Выявляются три участка ацинарных клеток поджелудочной железы голодающей летучей мыши. До
Цитоплазматические микротрубочки
Цитоплазматические трубочки обнаружены в клетках всех животных и растительных организмов. Это цилиндрические, нитевидные образования длиной 20-30 мкм, диаметром 1
Митотическая активность в тканях и клетках
В настоящее время изучены митотические циклы и режим митотической активности многих тканей животных и растений. Оказалось, что каждой ткани присущ определенный уровень митотической активности. О м
Митоз (непрямое деление) в клетках корешка лука
При малом увеличении микроскопа найти зону размножения кончика лука, поставить в центр поля зрения участок с хорошо заметными активно делящимися клетками. Затем настроить препарат на большое увелич
Амитоз (прямое деление) в клетках печени мыши
Рассмотреть клетки печени мыши при большом увеличении микроскопа. На препарате клетки имеют многогранную форму. В неделящихся клетках ядро округлое с ядрышком. В делящихся клетках, приступивших к д
Синкарион яйцеклетки аскариды
При малом увеличении микроскопа найдите срез матки аскариды, заполненной фолликулами с яйцеклетками. Рассмотрите препарат при большом увеличении. Цитоплазма в яйцеклетках сжимается и отслаивается о
Структура и функции ДНК и РНК. Строение генов и регуляция экспрессии генов про- и эукариот. Этапы биосинтеза белка
2. Учебные цели:
Знать:
- химический состав и особенности организации нуклеиновых кислот;
- различия между ДНК и РНК;
Закономерности наследования признаков при моногибридном скрещивании. Виды взаимодействия аллельных генов
2. Учебные цели:
Знать:
- закономерности моногибридного скрещивания;
- I и II законы Менделя;
- виды взаимодейс
Закон независимого наследования признаков. Виды взаимодействия неаллельных генов
2. Учебные цели:
Знать:
- закономерности ди- и полигибридного скрещивания;
- III закон Менделя;
- виды взаимоде
Изменчивость как свойство живого, ее формы. Фенотипическая (модификационная или ненаследственная) изменчивость. Генотипическая изменчивость
2. Учебные цели:
Знать:
- основные формы изменчивости;
- получить представления о пенетрантности и экспрессивности призн
Самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя
Практическая работа
Определение степени вариабельности признака и коэффициента вариации в зависимости от условий окружающей среды.
Анализ родословных
Не все методы генетики применимы к анализу наследования тех или иных признаков у человека. Однако по исследованию фенотипов нескольких поколений родственников можно установить характер наследования
Близнецовый метод исследования генетики человека
Близнецовый метод позволяет оценить относительную роль генетических и средовых факторов в развитии конкретного признака или заболевания. Близнецы бывают монозиготные (однояйцевые) и дизиготные (раз
Дерматоглифический метод исследования генетики человека
Дерматоглифический анализ - это изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. На этих участках кожи имеются крупные дермальные сосочки, а покрывающий их эпидермис образует г
Цитогенетический метод в исследовании генетики человека
Среди многих методов изучения наследственной патологии человека цитогенетический метод занимает существенное место. С помощью цитогенетического метода возможен анализ материальных основ наследствен
Изучение хромосомного набора
Может проводиться двумя способами:
1) прямым методом - исследование метафазных хромосом в делящихся клетках, например, костного мозга (ис
Практическая работа
1. Просмотр демонстрационного препарата «Кариотип человека» в цитогенетической лаборатории
При увеличении Х90 в поле зрения видны лейкоциты
Анализ кариотипа у больных с хромосомными болезнями (по фотографиям)
№ 1. трисомия по 13 хромосоме (синдром Патау). Кариотип 47, +13.
№ 2. трисомия по 18 хромосоме (синдром Эдвардса). Кариотип 47, +18.
№ 3. трисомия по 21 хромосоме (болезнь Дауна).
Проведение дактилоскопического анализа
Для изготовления собственных отпечатков пальцев необходимо следующее оборудование: фотографический каток, стекло площадью 20х20 см2, кусок поролона, типографская краска (или аналогичный
Цитогенетический анализ кариотипа (по микрофотографиям метафазных пластинок)
1. Зарисовать метафазную пластинку.
2. Подсчитать общее количество хромосом.
3. Идентифицировать хромосомы групп A (3 пары крупных метацентрических хромосом), В (две пары крупных
Экспресс-метод исследования Х-полового хроматина в ядрах эпителия слизистой оболочки полости рта
Перед взятием соскоба пациента просят обкусать зубами слизистую оболочку щеки и внутреннюю поверхность щеки протереть марлевой салфеткой. Эта процедура необходима для удаления разрушенных клеток, г
Популяционно-статистический метод
Популяция – это совокупность особей одного вида, длительно населяющих одну территорию, относительно изолированных от других групп особей данного вида, свободно скрещивающихся между собой и дающих п
Биохимический метод
Биохимические методы основаны на изучении активности ферментных систем (либо по активности самого фермента, либо по количеству конечных продуктов реакции, катализируемой этим ферментом). Биохимичес
Молекулярно-генетический метод
В основе всех молекулярно-генетических методов лежит изучение структуры ДНК.
Этапы анализа ДНК:
1. Выделение ДНК из клеток, содержащих ядра (крови
Полимеразная цепная реакция синтеза ДНК
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) - метод амплификации (размножения) ДНК in vitro, с помощью которого в течение нескольких часов можно выявить и размножить интересующий фрагмент ДНК размером от 80
№ п/п
ФИО
Генотип
Иванов
АА
Петров
Аа
Наблюдаемые частоты генотипов и аллелей
Генотипы, аллели
Число случаев
Частота
(в долях)
АА
1 / 5 = 0,2
Аа
Наблюдаемые и ожидаемые частоты генотипов и аллелей
Наблюдаемое число случаев
Наблюдаемая частота
Ожидаемая частота
АА (p2)
Наблюдаемые частоты генотипов и аллелей
№ п/п
Умение сворачивать язык в трубочку
Генотипы
Умею (да)
А_