Метод гибридизации in situ. Метод флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) в диагностике хромосомных болезней. Учебный модуль. Биология клетки

Техника FISH — Fluorescent in situ hybridization, разработана в середине 1980-х годов и используется для детекции присутствия или отсутствия специфических ДНК-последовательностей на хромосомах, а также альфа-сателлита ДНК, локализованного на центромере хромосомы 6, CEP6(6р11.1-q11.1).

Это дало существенный сдвиг в диагностике онкологических заболеваний меланоцитарного генеза произошел в связи с обнаружением опухолевых антигенов. На фоне злокачественной определяется мутация в трех антигенах: CDK2NA (9p21), CDK4 (12q14) и CMM1(1p). В связи с этим возможность объективной дифференциальной диагностики, основанной на определении генетических характеристик меланоцитарных опухолей кожи, имеет большое значение в ранней диагностике меланомы и ее предшественников.В ядре с нормальным набором исследуемых генов и хромосомы 6 наблюдается два гена RREB1, окрашенных красным, два гена MYB, окрашенных желтым, два гена CCND1, выделенных зеленым цветом, и две центромеры хромосомы 6, обозначенные голубым цветом. С диагностической целью используются флуоресцентные пробы.

Оценка результатов реакции: проводится подсчет количества красного, желтого, зеленого и голубого сигналов в 30 ядрах каждого образца, выявляются четыре параметра различных вариантов генетических нарушений, при которых образец генетически соответствует меланоме. Например, образец соответствует меланоме, если среднее количество гена CCND1 на ядро ≥2,5. По этому же принципу производится оценка копийности других генов. Препарат считается FISH-положительным, если выполняется хотя бы одно из четырех условий. Образцы, в которых все четыре параметра ниже пограничных значений, расцениваются как FISH-отрицательные.

Определение специфических ДНК-последовательностей на хромосомах проводят на срезах биоптатов или операционного материала. В практическом исполнении FISH-реакция выглядит следующим образом: исследуемый материал, содержащий ДНК в ядрах меланоцитов, подвергается обработке для частичного разрушения ее молекулы с целью разрыва двухцепочной структуры и тем самым облегчения доступа к искомому участку гена. Пробы классифицируются по месту присоединения к молекуле ДНК. Материалом для FISH-реакции в клинической практике служат парафиновые срезы тканей, мазки и отпечатки.

FISH-реакция позволяет находить изменения, произошедшие в молекуле ДНК в результате увеличения числа копий гена, потери гена, изменения числа хромосом и качественных изменений — перемещения локусов генов как в одной и той же хромосоме, так и между двумя хромосомами.

Для обработки полученных данных при применении FISH-реакции и изучения зависимости между копийностью генов трех исследумых групп используется коэффициент корреляции Спирмена.

Для меланомы характерно увеличение копийности по сравнению с невусом и диспластическим невусом.

Простой невус по сравнению с диспластическим невусом имеет меньше нарушений в копийности (т.е. больше нормальных копийностей).

Для построения решающих правил, позволяющих предсказать, относится ли образец к тому или иному классу (дифференциальная диагностика простых и диспластических невусов), используется математический аппарат «деревьев решений» (decision trees). Данный подход хорошо зарекомендовал себя на практике, а результаты применения указанного метода (в отличие от многих других методов, например нейронных сетей) могут быть наглядно интерпретированы для построения решающих правил для дифференциации простого, диспластического невусов и меланомы. Исходными данными во всех случаях являлись копийности четырех генов.

Задачу по построению решающего правила для дифференциальной диагностики разбивают на несколько этапов. На первом этапе дифференцируют меланому и невус, не учитывая тип невуса. На следующем этапе строят решающее правило для разделения простого и диспластического невусов. Наконец на последнем этапе возможно построение «дерева решений» для определения степени дисплазии диспластического невуса.

Подобное разделение задачи классификации невусов на подзадачи позволяет достичь высокой точности предсказаний на каждом из этапов. Входными данными для построения «дерева решений» служат данные о копийности четырех генов для пациентов с диагнозом «меланома» и пациентов с диагнозом «не меланома» (пациенты с различными типами невуса — простым и диспластическим). Для каждого пациента имеются данные о копийности генов для 30 клеток.

Таким образом, разделение задачи предсказания диагноза на несколько этапов позволяет строить высокоточные решающие правила не только для дифференцирования между меланомой и невусами, но и для определения типа невусов и предсказания степени дисплазии для диспластического невуса. Построенные «деревья решений» являются наглядным способом предсказания диагноза по сведениям о копийностях генов и легко могут быть использованы в клинической практике при дифференциации доброкачественных, предзлокачественных и злокачественных меланоцитарных новообразований кожи. Предлагаемый дополнительный метод дифференциальной диагностики особенно важен при иссечении гигантских врожденных пигментных невусов и диспластических невусов у пациентов детского возраста, поскольку при обращении таких пациентов в медицинские учреждения отмечается высокий процент диагностических ошибок. Результаты использования описанного метода высокоэффективны, целесообразно его использовать при диагностике пигментных опухолей кожи, особенно у пациентов с FAMM-cиндромом.

Рак молочной железы нельзя недооценивать. Он может затронуть абсолютно всех – и молодых, и старых, и женщин, и мужчин. Чрезвычайная сложность лечения, высокая смертность, растущая динамика заболеваемости являются причиной повышенного внимания к этой проблеме со стороны медицины.

На сегодняшний день нет метода лечения, на 100% гарантирующего положительный исход болезни. Существующие методы трудоемки, дорогостоящи и способны нанести большой сопутствующий урон организму.

Это одно из тех заболеваний, про которое можно сказать, что лучшее лечение – это исключение факторов риска и своевременная диагностика.

Предрасположенность к раку молочной железы

Несмотря на то, что рак впервые был описан еще в XV веке до нашей эры и у ученых есть огромное количество информации, ее все равно не хватает для полного описания этиологии рака молочной железы.

Не найдены с достаточной достоверностью факторы внешней среды, влияющие на возникновение или развитие рака. Отдельные исследования, указывающие на тот или иной канцероген, не получают полноценного признания всего медицинского сообщества. Тем не менее, есть некоторая зависимость между раком груди и следующими обстоятельствами:

Одним из самых важных вышеперечисленных факторов является фактор возраста: с годами вероятность развития рака груди возрастает на порядки. В целом, сложность вопроса этиологии РМЖ обусловлена его генной природой. Неизвестно, почему вдруг происходит сбой и ткань молочной железы начинает бесконтрольное деление, затрагивая соседние ткани и приводя к метастазам по всему организму.

Но ученые сходятся в одном: современная жизнь гораздо больше располагает к раковым заболеваниям, чем прежде.

Так, указывается на большие дозы электромагнитного излучения, плохую экологию, пониженное содержание кислорода в городах, гиподинамию, стресс и пр. Нельзя не учитывать и значительно увеличившийся возраст жизни, ведь рак – это болезнь, приходящая, как правило, в зрелом возрасте.

Необходимые анализы

Возможности положительного исхода рака напрямую связаны со сроком начала лечения, поэтому отношение к диагностике должно быть самым серьезным.

В качестве диагностических методов обязательны:

ежемесячная самостоятельная проверка (тест пальпацией);
проверка у врача раз в квартал;
УЗИ каждые полгода;
МРТ ежегодно.

Маммография (рентгенологические исследование) не рекомендуется до 30 лет, поскольку в молодом возрасте воздействия радиации лучше избегать. При подозрениях на рак молочной железы, необходимо будет пройти такие анализы:

Метод FISH-исследования

FISH-исследование (FISH-анализ) – это цитогенетический метод, применяемый для изучения мембранного белка HER2 (Human Estrogen Receptor2). При проведении FISH-исследования используют ДНК-зонды, помеченные флуоресцентной краской. Эти зонды встраиваются в необходимые участки ДНК и способны количественно определить степень амплификации HER2. Поскольку исследование проводится в динамике, и гены продолжают делиться, можно оценить соотношение числа копий гена HER2 с числом копий нормально делящегося участка. Если оно больше или равно 2, результат считается HER2-положительным.

FISH-анализ играет важнейшую роль в прогнозировании рака и выбора принципа лечения. Так, амплификация или повышенная активность этого белка встречается в 30% случаев рака и требует особых методов лечения, направленных на угнетение его функции. В нормальном состоянии HER2 контролирует рост, деление и самовосстановление клеток. В случае заболевания раком этот белок производит слишком много мембранных рецепторов и дает клеткам команду на неконтролируемое деление. Так клетка превращается в раковую.

При положительном результате FISH-теста назначается лечение, направленное на супрессию HER2. Основным лекарством на сегодняшний день является Герцептин. Если не проводить этот тест или игнорировать его результаты, выбор метода лечения окажется неправильным, и рак перейдет в терминальную стадию. Кроме того, такой рак отличается более агрессивным развитием, чем HER2-негативный.

Вместе с FISH-анализом проводят имунногистохимический анализ. Это тоже генный способ исследования белка HER2, но в случае с иммуногистохимическим анализом выявляется количество белка HER2 не в клетке, а в конкретно взятом образце.

От фиш-метода он отличается стоимостью, но это на выходе дает менее информативные результаты, которые зависят от исследователя, лаборатории и применяемых критериев. Количество белка HER2 определяется по окраске исследуемого образца и оценивается по шкале от нуля до трех. В совокупности эти два метода являются золотым стандартом исследования HER2-статуса пациента.

Таким образом, несмотря на свой имидж, рак груди вполне поддается успешному лечению. В арсенале онкологов – все передовые достижения медицины. Все эти средства вполне доступны самому обычному гражданину.

Главное в успешном исходе болезни – своевременная сдача анализов на рак молочной железы, выбор правильного метода лечения и ранее его начало. Не стоит отчаиваться при отсутствии результатов, ведь положительный эмоциональный фон тоже оказывает значительное влияние на ход заболевания.

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:

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_

Традиционная цитогенетика при изучении кариотипа всегда была ограничена бэндовым уровнем разрешения. Даже при использовании высокоразрешающих методов дифференциального окрашивания хромосом мы всего лишь выявляли большее количество бэндов на хромосоме, но не были уверены, что добираемся до молекулярного уровня разрешения. Последние достижения ДНК-технологий и цитогенетики сделали возможным использование методов FISH для анализа изменений хромосомной ДНК на молекулярном уровне. Молекулярная цитогенетика обеспечила революционный прорыв в цитогенетике, позволив:

Осуществлять анализ структуры ДНК хромосом в диапазоне 10-100 килобаз;
проводить диагностику неделящихся интерфазных клеток, что оказало огромное влияние на пренатальную диагностику и преимплантационную генетическую диагностику (ПГД).

Технология FISH использует ДНК-зонд, который связывается или ренатурирует специфические последовательности ДНК внутри хромосомы. Денатурированный зонд инкубируется с нативной ДНК клетки, также денатурированной до одноцепочечного состояния. Зонд замещает биотин-дезоксиуридинтрифосфат или дигоксигенин-уридинтрифосфат на тимидин. После ренатурации зондом нативной ДНК комплекс «зонд-ДНК» можно обнаружить при добавлении меченного флюорохромом авидина, связывающегося с биотином, или меченного флюорохромом антидигоксигенина. Дополнительное усиление сигнала можно получить, добавив антиавидин и изучив получившийся комплекс с помощью флюоресцентной микроскопии. Пометив несколькими различными флюорохромами разные ДНК-зонды, можно одновременно визуализировать несколько хромосом или хромосомных сегментов внутри одной клетки в виде разноцветных сигналов.

Возможность определения специфических генных сегментов , имеющихся или отсутствующих на хромосомах, позволила диагностировать синдромы генных последовательностей на уровне ДНК, как, впрочем, и транслокации в интерфазных ядрах, зачастую - в отдельных клетках.

Материалом для FISH могут служить или метафазные хромосомы, полученные из делящихся клеток, или интерфазные ядра из клеток, не находящихся в стадии деления. Срезы предварительно обрабатывают РНКазой и протеиназой для удаления РНК, которая может вступать в перекрестную гибридизацию с зондом и хроматином. Затем их нагревают в формамиде, чтобы денатурировать ДНК, и фиксируют ледяным спиртом. Затем зонд подготавливают к гибридизации путем нагревания. После этого зонд и хромосомный препарат смешивают и герметизируют покровным стеклом при 37 °С для гибридизации. Изменяя температуру инкубации или солевой состав раствора для гибридизации, можно повысить специфичность связывания и уменьшить фоновую маркировку.

Применение флюоресцентной гибридизации in situ - технологии FISH

Эффективность технологии FISH впервые была продемонстрирована при локализации генов на . С внедрением метода флюоресцентного мечения, гибридизация in situ оказалась незаменимой для диагностики хромосомных аномалий, не выявляемых традиционными методами бэндинга. FISH также сыграла ключевую роль в совершении одного из самых необычных открытий современной генетики - геномного импринтинга.

Свое развитие технология FISH получила в трех формах. Центромерные, или альфа-сателлитные, зонды характеризуются относительной хромосомной специфичностью, их использовали чаще всего в генетике интерфазных клеток. Эти зонды генерируют в некоторой степени диффузные сигналы адекватной силы в области центромеры, но не вступают в перекрестную гибридизацию с хромосомами, имеющими аналогичные центромерные последовательности. В настоящее время разработаны однокопийные зонды, дающие дискретный сигнал от специфического бэнда хромосомы и позволяющие избежать феномена перекрестной гибридизации. Эти зонды также можно использовать для определения копийности и специфичных регионов хромосомы, предположительно связанных с тем или иным синдромом. Однокопийные и центромерные зонды, разработанные для хромосом 13, 18, 21, X и Y, используют для пренатальной диагностики.

Возможно также «окрашивание» целых хромосом с помощью FISH . Благодаря технологии спектрального кариотипирования, при которой используют смесь различных флюорохромов, теперь стало возможным создание уникального флюоресцентного паттерна для каждой отдельной хромосомы с 24 отдельными цветами. Эта технология позволяет определять сложные хромосомные перестройки, не видимые при использовании традиционных цитогенетических методик.

Метод FISH в пренатальной диагностике. Для женщин старшего репродуктивного возраста беременность может оказаться поводом не столько для радости, сколько для беспокойства. С возрастом женщины связан риск развития хромосомных аномалий плода. Амниоцентез, осуществляемый на 16-й неделе беременности, с последующим анализом кариотипа занимает 10-14 дней. Использование FISH в предварительном обследовании позволяет ускорить диагностику и уменьшить время ожидания. Большинство генетиков и лабораторий придерживаются мнения, что метод FISH не следует использовать изолированно для принятия решения о дальнейшем ведении беременности. Метод FISH обязательно следует дополнять кариотипическим анализом, и его результаты как минимум должны коррелировать с патологической картиной ультразвукового исследования (УЗИ) или биохимического скрининга по крови матери.

Синдромы генных последовательностей известны также под названием синдромов микроделеции, или сегментарной анеусомии. Это делеции смежных фрагментов хромосомы, вовлекающие, как правило, многие гены. Синдромы генных последовательностей были впервые описаны в 1986 г. с использованием классических методик цитогенетики. Теперь, благодаря FISH, возможна идентификация субмикроскопических делеции на уровне ДНК, что позволило выявлять наименьший делецированный регион, связанный с развитием того или иного синдрома, получивший название критического региона. После определения критического региона для синдрома зачастую становится возможным идентифицировать специфические гены, отсутствие которых признают ассоциированным с этим синдромом. В недавно вышедшем руководстве по синдромам генных последовательностей сообщают о 18 синдромах делеции и микроделеции, ассоциированных с 14 хромосомами. Некоторые наиболее часто встречающиеся синдромы генных последовательностей и их клинические проявления приведены в табл. 5-2.

Теломеры - образования, прикрывающие с концов длинные и короткие плечи хромосом. Они состоят из повторяющихся последовательностей TTAGGG и предотвращают слияние концевых участков хромосом между собой. Теломерные зонды играют важную роль в распознавании комплексных транслокаций, которые невозможно определить традиционными цитогенетическими методами. Кроме того, одним из открытий Проекта «Геном человека» был тот факт, что регионы хромосом, прилежащие к теломерам, богаты генами. В настоящее время показано, что субмикроскопические субтеломерные делеции ответственны за возникновение многих генетически обусловленных заболеваний.

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.