Wat is de Fluorescent in Situ Hybridization-techniek?
Fluorescerende in situ hybridisatie, ook bekend als fluorescentie in situ hybridisatie, wordt vaker aangeduid als FISH. Het is een techniek waarbij een korte streng DNA wordt gelabeld met een fluorescerende kleurstof om genetische afwijkingen op te sporen. Met FISH kunnen onderzoekers chromosomen, delen van chromosomen of specifieke genen snel en nauwkeurig visualiseren. Dit wordt vaak gebruikt om de prognose en behandeling van bepaalde ziekten, met name kanker, te bepalen.
VIS wordt gebruikt om te bepalen of chromosomen afwijkingen hebben. Dit kan chromosomale deleties, herschikkingen of translocaties omvatten, waarbij twee chromosomen van segment zijn gewisseld. Met FISH kunnen onderzoekers ook specifieke genen visualiseren. Het kan bepalen of een bepaald gen aanwezig is, waar het zich op de chromosomen bevindt en of er meerdere kopieën aanwezig zijn. Dit wordt genmapping genoemd.
De genetische samenstelling van een persoon zit in zijn DNA, dat zich in de kernen van al zijn cellen bevindt. DNA heeft twee strengen die elkaar aanvullen. Met andere woorden, ze hebben moleculen die basenparen worden genoemd en die exact op elkaar aansluiten. Genen zijn DNA-segmenten die een bepaalde reeks basenparen hebben en zich op specifieke gebieden van chromosomen bevinden. Genen worden overgeërfd en bepalen hoe cellen functioneren, maar ze kunnen ook worden gemuteerd als de volgorde van DNA-basenparen verandert.
De fluorescerende in situ hybridisatietechniek maakt gebruik van de complementaire aard van DNA-strengen. Onderzoekers maken eerst een sonde. Dit is een korte, enkele streng DNA die complementair is aan de genetische sequentie waarnaar de onderzoeker op zoek is. De sonde wordt vervolgens gemerkt of bevestigd aan een fluorescerende kleurstof.
Cellen van ziek weefsel, zoals een tumorbiopsie, vormen meestal het monster dat door FISH moet worden onderzocht. Het monster wordt verwarmd om het DNA in de kernen van de cellen te denatureren. Dit betekent dat de dubbele DNA-strengen in de monstercellen uit elkaar breken om enkele strengen te vormen. Een specifieke FISH-sonde wordt vervolgens gehybridiseerd met het monster. Met andere woorden, de enkele streng van de sonde wordt geïntroduceerd en fuseert met zijn complementaire enkele streng in de gedenatureerde monstercellen.
Met behulp van een speciale fluorescerende microscoop kijkt de onderzoeker naar het monster. Als het specifieke gen of chromosoom aanwezig is in de monstercellen, zal het verschijnen als een fluorescerend licht tegen een donkere achtergrond. Onderzoekers kunnen gemakkelijk zien of het gen aanwezig is of niet, en zo ja, hoeveel exemplaren van het gen in elke cel zitten. Als de onderzoeker op zoek is naar de locatie van een gen, kan hij of zij zien waar het zich op het chromosoom bevindt. Een normale lichtmicroscoop kan niet worden gebruikt met FISH, omdat de fluorescerende kleurstof een zeer laag lichtniveau afgeeft.
Het gebruik van DNA-hybridisatie met probes werd voor het eerst tot stand gebracht in de jaren 1960; de sondes werden echter gelabeld met radioactieve stoffen in plaats van fluorescerende. Dit had verschillende problemen. Radioactieve stoffen zijn inherent onstabiel, gevaarlijk en vereisen speciale protocollen voor verwijdering. Het duurt ook lang om het radioactieve signaal te meten dat wordt uitgezonden door de gehybridiseerde sonde. De fluorescerende in situ hybridisatietechniek overwint de meeste van deze obstakels.
Als onderzoekers weten welk gen ze zoeken, is FISH snel en nauwkeurig in het vinden ervan. FISH kan ook worden uitgevoerd, zelfs als cellen niet actief delen, en het biedt meer specifieke informatie over afwijkingen in chromosomen. Meer conventionele technieken, zoals karotyping, vertellen onderzoekers eenvoudigweg het aantal en de grootte van chromosomen in een cel.
Fluorescerende in situ hybridisatie heeft nadelen. Omdat de sleutel tot FISH het kennen van de basenpaarsequentie en / of locatie van een gen is, kan het niet als een algemeen screeningstool worden gebruikt. Het is ook duurder dan andere, minder specifieke technieken en is mogelijk niet in alle laboratoria of ziekenhuizen beschikbaar.
De voor- en nadelen van fluorescente in situ-hybridisatie kunnen het beste bij voorbeeld worden beschreven. VIS wordt routinematig gebruikt bij de diagnose van borstkanker om te bepalen of een patiënt meerdere kopieën van een gen genaamd HER2 heeft. Dit duidt meestal op een agressievere vorm van borstkanker en dat de patiënt bepaalde medicijnen moet krijgen als onderdeel van hun behandeling. FISH kan hiervoor worden gebruikt omdat de basenpaarsequentie en chromosomale locatie van het HER2-gen bekend zijn. FISH kan daarentegen niet worden gebruikt om te bepalen welk onbekend gen of welke genen de borstkanker heeft veroorzaakt, of om te screenen op borstkanker in het algemeen.