Fluoresoiva in situ -hybridisaatio, joka tunnetaan myös nimellä fluoresenssi -in situ -hybridisaatio, kutsutaan yleisemmin FISH: ksi. Se on tekniikka, joka sisältää lyhyen fluoresoivalla väriaineella leimatun DNA -juosteen käytön geneettisten poikkeavuuksien havaitsemiseksi. FISH: n avulla tutkijat voivat visualisoida kromosomit, kromosomiosat tai tietyt geenit nopeasti ja tarkasti. Tätä käytetään usein tiettyjen sairauksien, erityisesti syöpien, ennusteen ja hoidon määrittämiseen.
FISH: ää käytetään määrittämään, onko kromosomeilla poikkeavuuksia. Tämä voi sisältää kromosomaalisia deleetioita, uudelleenjärjestelyjä tai translokaatioita, joissa kahdella kromosomilla on vaihtunut segmentti. FISH mahdollistaa myös tutkijoiden visualisoida tiettyjä geenejä. Se voi määrittää, onko tietty geeni läsnä, missä se sijaitsee kromosomeissa ja onko läsnä useita kopioita. Tätä kutsutaan geenikartoitukseksi.
Ihmisen geneettinen koostumus sisältyy hänen DNA: hansa, joka sijaitsee kaikkien solujen ytimissä. DNA: ssa on kaksi säiettä, jotka täydentävät toisiaan. Toisin sanoen heillä on molekyylejä, joita kutsutaan emäspareiksi ja jotka täsmäävät toisiinsa. Geenit ovat DNA -segmenttejä, joilla on tietty emäsparien sekvenssi ja jotka sijaitsevat tietyillä kromosomialueilla. Geenit periytyvät ja määrittävät solujen toiminnan, mutta ne voivat myös muuttua, jos DNA -emäsparien sekvenssi muuttuu.
Fluoresoiva in situ -hybridisaatiotekniikka hyödyntää DNA -juosteiden komplementaarista luonnetta. Tutkijat luovat ensin koettimen. Tämä on lyhyt, yksittäinen DNA -juoste, joka täydentää tutkijan etsimää geneettistä sekvenssiä. Koetin merkitään sitten tai kiinnitetään fluoresoivaan väriaineeseen.
Sairaasta kudoksesta peräisin olevat solut, kuten kasvaimen biopsia, muodostavat yleensä FISH: n tutkittavan näytteen. Näyte kuumennetaan denaturoimaan solujen ytimien DNA. Tämä tarkoittaa, että näyte- solujen DNA: n kaksinkertaiset juosteet hajoavat ja muodostavat yksittäisiä juosteita. Sitten spesifinen FISH -koetin hybridisoidaan näytteen kanssa. Toisin sanoen koettimen yksittäinen juoste viedään sisään ja sulautuu sen täydentävän yksittäisen juosteen kanssa denaturoiduissa näytesoluissa.
Tutkija katsoo näytettä erityisellä fluoresoivalla mikroskoopilla. Jos spesifinen geeni tai kromosomi on läsnä näytesoluissa, se näkyy fluoresoivana valona tummempaa taustaa vasten. Tutkijat voivat helposti nähdä, onko geeni läsnä vai ei, ja jos on, kuinka monta kopiota geenistä on kussakin solussa. Jos tutkija etsii geenin sijaintia, hän voi nähdä, missä kromosomissa se on. Tavallista valomikroskooppia ei voi käyttää FISH: n kanssa, koska fluoresoiva väriaine tuottaa erittäin vähän valoa.
DNA -hybridisaation käyttö koettimien kanssa saavutettiin ensimmäisen kerran 1960 -luvulla; koettimet kuitenkin leimattiin radioaktiivisilla aineilla fluoresoivien aineiden sijasta. Tämä aiheutti useita ongelmia. Radioaktiiviset aineet ovat luonnostaan epävakaita, vaarallisia ja niiden hävittämiseen tarvitaan erityisiä protokollia. Hybridisoidun koettimen lähettämän radioaktiivisen signaalin mittaaminen kestää myös kauan. Fluoresoiva in situ -hybridisaatiotekniikka voittaa useimmat näistä esteistä.
Jos tutkijat tietävät, mitä geeniä he etsivät, FISH löytää sen nopeasti ja tarkasti. FISH voidaan myös suorittaa, vaikka solut eivät jakautuisi aktiivisesti, ja se antaa tarkempaa tietoa kromosomien poikkeavuuksista. Perinteisemmät tekniikat, kuten karotyypitys, kertovat tutkijoille yksinkertaisesti solun kromosomien lukumäärän ja koon.
Fluoresoivalla in situ -hybridisaatiolla on haittoja. Koska FISH: n avain on geenin emäsparisekvenssin ja/tai sijainnin tunteminen, sitä ei voida käyttää yleisenä seulontatyökaluna. Se on myös kalliimpaa kuin muut, vähemmän spesifiset tekniikat, eikä sitä välttämättä ole saatavana kaikissa laboratorioissa tai sairaaloissa.
Fluoresoivan in situ -hybridisaation edut ja haitat kuvataan parhaiten esimerkillä. FISHiä käytetään rutiininomaisesti rintasyövän diagnosoinnissa sen määrittämiseksi, onko potilaalla useita kopioita HER2 -nimisestä geenistä. Tämä osoittaa yleensä aggressiivisemman rintasyövän muodon ja että potilaan on saatava tiettyjä lääkkeitä osana hoitoaan. FISH: tä voidaan käyttää tähän, koska HER2 -geenin emäsparisekvenssi ja kromosomaalinen sijainti ovat tiedossa. Sitä vastoin FISH: tä ei voida käyttää määrittämään, mikä tuntematon geeni tai geenit ovat aiheuttaneet rintasyövän, tai seulomaan rintasyöpää yleensä.