Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, auch bekannt als Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, wird häufiger als FISH bezeichnet. Es ist eine Technik, bei der ein kurzer DNA-Strang verwendet wird, der mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert ist, um genetische Anomalien zu erkennen. FISH ermöglicht es Forschern, Chromosomen, Teile von Chromosomen oder bestimmte Gene schnell und genau zu visualisieren. Dies wird häufig verwendet, um die Prognose und Behandlung bestimmter Krankheiten, insbesondere Krebs, zu bestimmen.
FISH wird verwendet, um zu bestimmen, ob Chromosomen Anomalien aufweisen. Dies kann chromosomale Deletionen, Umlagerungen oder Translokationen umfassen, bei denen zwei Chromosomen vertauschte Segmente aufweisen. FISH ermöglicht es Forschern auch, bestimmte Gene sichtbar zu machen. 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.
Die genetische Ausstattung eines Menschen ist in seiner DNA enthalten, die sich in den Kernen aller seiner Zellen befindet. DNA hat zwei Stränge, die zueinander komplementär sind. Mit anderen Worten, sie haben Moleküle, die Basenpaare genannt werden, 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 die Funktion von Zellen, sie können aber 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 zuerst eine Sonde. Dies ist ein kurzer DNA-Einzelstrang, der zu der genetischen Sequenz komplementär ist, nach der der Forscher sucht. Die Sonde wird dann markiert oder an einen Fluoreszenzfarbstoff gebunden.
Zellen aus erkranktem Gewebe, beispielsweise einer Tumorbiopsie, bilden in der Regel die Probe, die mittels FISH untersucht werden soll. Die Probe wird erhitzt, um die DNA in den Zellkernen zu denaturieren. Das bedeutet, dass die DNA-Doppelstränge in den Probenzellen zu Einzelsträngen auseinanderbrechen. Eine spezifische FISH-Sonde wird dann mit der Probe hybridisiert. Mit anderen Worten, der Einzelstrang der Sonde wird eingeführt und verschmilzt 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. Forscher können leicht feststellen, ob das Gen vorhanden ist oder nicht, und wenn ja, wie viele Kopien des Gens in jeder Zelle vorhanden sind. Wenn der Forscher nach dem Ort eines Gens sucht, kann er sehen, wo es sich auf dem Chromosom befindet. Ein normales Lichtmikroskop kann bei FISH nicht verwendet werden, da der Fluoreszenzfarbstoff sehr wenig Licht abgibt.
Die Verwendung der DNA-Hybridisierung mit Sonden wurde erstmals in den 1960er Jahren durchgeführt; die Sonden wurden jedoch eher mit radioaktiven als mit fluoreszierenden Substanzen markiert. Dies hatte mehrere Probleme. Radioaktive Stoffe sind von Natur aus instabil, gefährlich und erfordern spezielle Entsorgungsprotokolle. Es dauert auch lange, das von der hybridisierten Sonde emittierte radioaktive Signal zu messen. Die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierungstechnik überwindet die meisten dieser Hindernisse.
Wenn die Ermittler wissen, nach welchem Gen sie suchen, findet FISH es schnell und genau. FISH kann auch dann durchgeführt werden, wenn sich Zellen nicht aktiv teilen, und liefert spezifischere Informationen über Anomalien der Chromosomen. Herkömmlichere Techniken, wie die Karotypisierung, teilen den Forschern einfach die Anzahl und Größe der Chromosomen innerhalb einer Zelle mit.
Die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung hat Nachteile. Da der Schlüssel zu FISH darin besteht, die Basenpaarsequenz und/oder den Ort eines Gens zu kennen, kann es nicht als allgemeines Screening-Tool verwendet werden. Es ist auch teurer als andere, weniger spezifische Techniken und ist möglicherweise nicht in allen Labors oder Krankenhäusern verfügbar.
Die Vor- und Nachteile der Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung werden am besten durch Beispiele beschrieben. FISH wird routinemäßig bei der Brustkrebsdiagnose verwendet, um festzustellen, ob eine Patientin mehrere Kopien eines Gens namens HER2 hat. Dies weist in der Regel auf eine aggressivere Form von Brustkrebs hin und darauf, dass die Patientin im Rahmen ihrer Behandlung bestimmte Medikamente erhalten sollte. FISH kann dafür verwendet werden, da die Basenpaarsequenz und die chromosomale Lage des HER2-Gens bekannt sind. Im Gegensatz dazu kann FISH nicht verwendet werden, um festzustellen, welches unbekannte Gen oder welche unbekannten Gene den Brustkrebs verursacht haben, oder um allgemein auf Brustkrebs zu untersuchen.