Was ist die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierungstechnik?
Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, auch als Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung bekannt, wird häufiger als FISH bezeichnet. Bei dieser Technik wird ein kurzer DNA-Strang verwendet, der mit einem fluoreszierenden Farbstoff markiert ist, um genetische Anomalien zu erkennen. Mit FISH können Forscher Chromosomen, Chromosomenteile oder bestimmte Gene schnell und genau sichtbar machen. Dies wird häufig verwendet, um die Prognose und Behandlung bestimmter Krankheiten, insbesondere von Krebserkrankungen, zu bestimmen.
FISH wird verwendet, um festzustellen, ob Chromosomen Anomalien aufweisen. Dies kann chromosomale Deletionen, Umlagerungen oder Translokationen umfassen, bei denen zwei Chromosomen Segmente vertauscht haben. Mit FISH können Forscher auch bestimmte Gene visualisieren. Es kann feststellen, ob ein bestimmtes Gen vorhanden ist, wo es sich auf den Chromosomen befindet und ob mehrere Kopien vorhanden sind. Dies wird als Genkartierung bezeichnet.
Das Erbgut eines Menschen ist in seiner DNA enthalten, die sich im Zellkern aller Zellen befindet. DNA hat zwei Stränge, die sich gegenseitig ergänzen. Mit anderen Worten, sie haben Moleküle, sogenannte Basenpaare, die genau zusammenpassen. Gene sind DNA-Abschnitte, die eine bestimmte Sequenz von Basenpaaren aufweisen und sich auf bestimmten Chromosomenbereichen befinden. Gene werden vererbt und bestimmen, wie Zellen funktionieren. Sie können jedoch auch mutiert werden, wenn sich die Sequenz der DNA-Basenpaare ändert.
Die Fluoreszenz-In-situ-Hybridisierungstechnik nutzt die komplementäre Natur von DNA-Strängen. Die Ermittler erstellen zunächst eine Sonde. Dies ist ein kurzer DNA-Einzelstrang, der komplementär zu der vom Prüfer gesuchten genetischen Sequenz ist. Die Sonde wird dann markiert oder an einen fluoreszierenden Farbstoff gebunden.
Zellen aus erkranktem Gewebe, wie beispielsweise eine Tumorbiopsie, bilden normalerweise die von FISH zu untersuchende Probe. Die Probe wird erhitzt, um die DNA in den Zellkernen zu denaturieren. Dies bedeutet, dass die DNA-Doppelstränge in den Probenzellen zu Einzelsträngen zerfallen. Eine spezifische FISH-Sonde wird dann mit der Probe hybridisiert. Mit anderen Worten, der Einzelstrang der Sonde wird eingeführt und fusioniert mit seinem komplementären Einzelstrang in den denaturierten Probenzellen.
Mit einem speziellen Fluoreszenzmikroskop betrachtet der Forscher die Probe. Wenn das spezifische Gen oder Chromosom in den Probenzellen vorhanden ist, erscheint es als fluoreszierendes Licht vor einem dunkleren Hintergrund. Die Forscher können leicht erkennen, ob das Gen vorhanden ist oder nicht und ob es vorhanden ist, wie viele Kopien des Gens in jeder Zelle vorhanden sind. Wenn der Forscher nach der Position eines Gens sucht, kann er sehen, wo sich dieses auf dem Chromosom befindet. Ein normales Lichtmikroskop kann mit FISH nicht verwendet werden, da der fluoreszierende Farbstoff sehr wenig Licht abgibt.
Die Verwendung von DNA-Hybridisierung mit Sonden wurde erstmals in den 1960er Jahren durchgeführt; Die Sonden waren jedoch eher mit radioaktiven als mit fluoreszierenden Substanzen markiert. Dies hatte mehrere Probleme. Radioaktive Substanzen sind von Natur aus instabil, gefährlich und erfordern spezielle Entsorgungsprotokolle. Die Messung des von der hybridisierten Sonde abgegebenen radioaktiven Signals dauert ebenfalls lange. Die Fluoreszenz-In-situ-Hybridisierungstechnik überwindet die meisten dieser Hindernisse.
Wenn die Ermittler wissen, nach welchem Gen sie suchen, kann FISH es schnell und genau finden. FISH kann auch dann durchgeführt werden, wenn sich die Zellen nicht aktiv teilen, und liefert genauere Informationen zu Chromosomenanomalien. Herkömmlichere Techniken wie das Karotypisieren teilen den Forschern einfach die Anzahl und Größe der Chromosomen in einer Zelle mit.
Fluoreszierende In-situ-Hybridisierung hat Nachteile. Da der Schlüssel zu FISH die Kenntnis der Basenpaarsequenz und / oder der Position eines Gens ist, kann es nicht als allgemeines Screening-Instrument verwendet werden. Es ist auch teurer als andere, weniger spezifische Techniken und möglicherweise nicht in allen Labors oder Krankenhäusern verfügbar.
Die Vor- und Nachteile einer fluoreszierenden In-situ-Hybridisierung lassen sich am besten anhand eines Beispiels beschreiben. FISH wird routinemäßig in der Brustkrebsdiagnose verwendet, um festzustellen, ob eine Patientin mehrere Kopien eines Gens namens HER2 hat. Dies deutet normalerweise auf eine aggressivere Form von Brustkrebs hin und darauf, dass die Patientin bestimmte Medikamente im Rahmen ihrer Behandlung erhalten sollte. Hierfür kann FISH verwendet werden, da die Basenpaarsequenz und der chromosomale Ort des HER2-Gens bekannt sind. Im Gegensatz dazu kann FISH nicht verwendet werden, um zu bestimmen, welches unbekannte Gen oder welche unbekannten Gene den Brustkrebs verursacht haben, oder um allgemein nach Brustkrebs zu suchen.