Хромогенная in situ гибридизация
Хромогенная in situ гибридизация ( CISH ) представляет собой цитогенетический метод, который сочетает в себе метод обнаружения хромогенного сигнала иммуногистохимии (ИГХ) с гибридизацией in situ . [1] [2] Он был разработан примерно в 2000 году как альтернатива флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) для обнаружения амплификации онкогена HER-2/neu. [1] CISH похож на FISH в том, что они оба представляют собой методы гибридизации in situ, используемые для обнаружения присутствия или отсутствия определенных участков ДНК. [1] Однако CISH гораздо более практичен в диагностических лабораториях, поскольку в нем используются микроскопы светлого поля, а не более дорогие и сложные флуоресцентные микроскопы, используемые в FISH. [1] [3]
Процедура
[ редактировать ]Конструкция зонда
[ редактировать ]Конструкция зонда для CISH очень похожа на конструкцию для FISH, с различиями только в маркировке и обнаружении. Зонды FISH обычно маркируются различными флуоресцентными метками и могут быть обнаружены только под флуоресцентным микроскопом. [4] тогда как зонды CISH помечены биотином или дигоксигенином. [5] и может быть обнаружен с помощью микроскопа светлого поля после применения других этапов лечения. [1]
Зонды CISH имеют длину около 20 нуклеотидов и предназначены для ДНК-мишеней. Они комплементарны целевой последовательности и связываются с ней после стадии денатурации и гибридизации. На коммерческой основе доступно лишь несколько зондов CISH, поэтому для большинства применений их необходимо экстрагировать, амплифицировать, секвенировать, метить и картировать из бактериальных искусственных хромосом (BAC) . [6] BAC были разработаны во время проекта «Геном человека», поскольку было необходимо изолировать и амплифицировать короткие фрагменты ДНК человека для целей секвенирования. [7] В настоящее время BAC можно выбирать и размещать в геноме человека с использованием общедоступных баз данных, таких как браузер генома UCSC. [6] Это обеспечивает оптимальную комплементарность и специфичность последовательности. ДНК экстрагируют из клонов BAC и амплифицируют с использованием метода, основанного на полимеразе, такого как ПЦР с вырожденным олигонуклеотидом (DOP). [8] Далее клоны секвенируются и проверяется их положение в геноме. [9] Мечение зонда может быть осуществлено с использованием либо случайного прайминга, либо ник-трансляции для включения биотина или дигоксигенина . [10]
Подготовка ткани, гибридизация зондов и обнаружение.
[ редактировать ]Чтобы CISH работал оптимально, хромосомы должны находиться либо в интерфазе, либо в метафазе. Образцы тканей надежно прикрепляются к поверхности, которая обычно представляет собой предметное стекло, с помощью парафина. [11] Затем образцы тканей необходимо несколько раз промыть и нагреть, чтобы удалить парафин перед этапом гибридизации. После этого образец должен подвергнуться расщеплению пепсином, чтобы обеспечить доступность мишени. [11] На последнем этапе добавляют 10–20 мкл зонда, образец накрывают покровным стеклом, запечатанным резиновым клеем, и предметное стекло нагревают до 97 °C в течение 5–10 минут для денатурации ДНК. [11] Затем предметное стекло помещают в печь с температурой 37 °C на ночь, чтобы зонд мог гибридизироваться. [11] [12] На следующий день образец промывают и наносят блокатор неспецифических участков связывания белков. [11] Если пероксидазу хрена (HRP) , образец необходимо инкубировать в перекиси водорода для подавления активности эндогенной пероксидазы. планируется использовать [11] Если в качестве метки зонда использовался дигоксигенин, против флуоресцеина против дигоксигенина, а затем вторичное антитело против флуоресцеина, конъюгированное с HRP. затем применяют первичное антитело [1] Если в качестве метки зонда использовался биотин, неспецифические сайты связывания необходимо сначала заблокировать с помощью бычьего сывороточного альбумина (БСА) . [11] Затем конъюгированный с HRP стрептавидин . для обнаружения используют [6] [11] Затем HRP превращает диаминобензидин (DAB) в нерастворимый коричневый продукт, который можно обнаружить в светлопольном микроскопе при 40–60-кратном увеличении. [11] [13] Легкое окрашивание гематоксилином можно использовать в качестве контрастного красителя, чтобы сделать продукт более заметным. [5]
Сравнение с другими методами
[ редактировать ]По сравнению с РЫБОЙ
[ редактировать ]FISH считается золотым стандартом обнаружения хромосомных аномалий, поскольку он очень чувствителен и имеет высокое разрешение. [3] [14] Другие методы, разработанные для обнаружения хромосомных аномалий, обычно сравнивают с чувствительностью и специфичностью FISH, чтобы увидеть, насколько они соответствуют действительности. [3] [14] Например, было показано, что по сравнению с FISH метод CISH имеет чувствительность 97,5% и специфичность 94% для обнаружения амплификации гена HER-2/neu. [3] Степень совпадения между FISH и CISH составила 94,8%, что показывает, что CISH является методом, сравнимым с FISH. [3] Большинство других источников согласны и сообщают о почти одинаковой эффективности анализов амплификации генов для FISH и CISH. [15] [16] Однако иногда CISH показывает более низкую чувствительность для усиления низкого уровня. [1]
CISH имеет некоторые преимущества перед FISH в отношении используемых реагентов и оборудования. Как отмечалось выше, CISH намного дешевле и проще в использовании, поскольку в нем используются микроскопы светлого поля вместо флуоресцентных микроскопов. [1] [3] Кроме того, реагенты CISH более стабильны, чем реагенты FISH, поэтому их можно хранить и исследовать один и тот же образец несколько раз. [3] [14] Реагенты FISH со временем выцветают из-за фотообесцвечивания, поэтому образец можно исследовать только один раз. [3] [14] Помимо дорогого флуоресцентного микроскопа, FISH также требует цифровой камеры высокого разрешения для получения микрофотографий образца до того, как флуоресценция затухнет. [14] Еще одним преимуществом использования микроскопии светлого поля является то, что образец ткани или клеток в целом можно визуализировать с помощью CISH, тогда как морфологию клеток трудно оценить с помощью флуоресцентной микроскопии в FISH. [3] [14]
CISH также отличается от FISH используемыми зондами, а также методом в целом. Существует множество различных типов FISH-зондов, таких как повторные зонды, зонды, обнаруживающие определенные гены или теломеры, и зонды, обнаруживающие хромосомные аномалии. [14] Напротив, существует ограниченное разнообразие коммерчески доступных зондов CISH, включая зонды, которые связывают центромеры хромосом 3, 7, 8, 9, 10, 11, 17, 18, X и Y, а также ген-специфические зонды для гены, связанные с раком, такие как HER-2, EGFR, MYC и TOP2A. [14] Несмотря на ограниченное разнообразие доступных зондов CISH, они, как правило, более экономичны, чем зонды FISH. [14] Что касается общего метода, FISH можно проводить с использованием прямого мечения (флюорохромы прикрепляются к зондам) или непрямого мечения (зонды метят биотином или дигоксигенином, которые затем обнаруживаются с помощью флуоресцентно меченного стрептавидина или антител соответственно). [14] CISH выполняется с использованием непрямого мечения, при котором антитела или стрептавидин конъюгируются с такими ферментами, как HRP или щелочная фосфатаза (AP) . [14]
По сравнению с ИГХ
[ редактировать ]CISH и IHC схожи тем, что оба используются с одной и той же целью (в основном для обнаружения амплификации HER-2/neu), и оба они используют ферментативные реакции (HRP/AP) для измерения амплификации. [13] CISH и IHC отличаются тем, что IHC измеряет экспрессию белка, тогда как CISH измеряет амплификацию ДНК. [13] Это различие особенно полезно для HER-2/neu, поскольку было обнаружено, что амплификация гена имеет более высокую прогностическую ценность, чем экспрессия белка. [17]
Недостатком ИГХ является невозможность выявления ложноотрицательных и ложноположительных результатов. [17] В CISH, если нет сигнала от эталонного зонда, анализ не пройден.
Для низкой и высокой сверхэкспрессии белка/амплификации генов CISH и IHC показывают совпадение более 86% и более 89% соответственно. [18] Было показано, что моноклональные антитела лучше, чем поликлональные, для обнаружения как в ИГХ, так и в CISH, поскольку они связываются более специфично, что приводит к более высокому уровню совпадения. [18]
Для средней экспрессии белка/амплификации гена конкордантность варьируется, но она выше при использовании моноклональных антител, чем при использовании поликлональных антител. [18] Переменная конкордантность связана с тем, что амплификация генов не коррелирует строго с экспрессией белка и что гетерогенность опухоли может затруднить обнаружение сверхэкспрессии белка в ткани. [18]
Медицинские применения
[ редактировать ]CISH часто применяется для оценки амплификации генов, например, статуса HER-2/neu в образцах рака молочной железы. [2] [19] Амплификация HER-2/neu связана с более высокой смертностью, более высокой частотой рецидивов и плохим прогнозом при раке молочной железы. [20] Моноклональное антитело трастузумаб представляет собой блокатор рецепторов, который, как было доказано, клинически очень эффективен при опухолях со сверхэкспрессией HER-2/neu. [21] Поэтому крайне важно определить статус рецептора перед началом лечения рака. [21]
CISH также используется для обнаружения хромосомных перестроек и слияний, таких как слияние тирозинкиназного домена ALK с промотором и 5'-областью EML4 при раке легких. АЛК-положительные опухоли представляют собой клинически значимую подгруппу, поскольку их можно очень эффективно лечить ингибитором АЛК кризотинибом. [22] [23]
Было показано, что помимо рака CISH также полезен при обнаружении инфекций, вызванных вирусом папилломы человека. [24]
Вариации
[ редактировать ]Гибридизация с усилением серебра in situ (SISH)
[ редактировать ]В SISH используется тот же метод, что и в CISH, но конечным продуктом является осадок серебра, а не коричневый продукт. [25] В этом методе зонд, меченный динитрофенолом (DNP), связывается с целевой последовательностью. [25] Затем добавляют первичное антитело против DNP, а затем вторичное антитело, конъюгированное с HRP. [25] Затем ко вторичному антителу добавляют ацетат серебра, гидрохинон и перекись водорода, и HRP катализирует полимеризацию серебра в присутствии перекиси водорода. [25] В результате металлическое серебро откладывается в ядрах клеток. [25] Амплификация HER-2/neu видна в виде черных точек. [25]
ДуоЦИШ
[ редактировать ]DuoCISH — это вариант CISH, который устраняет необходимость использования двух разных датчиков на одном предметном стекле. [26] Это хорошо зарекомендовавший себя метод обнаружения амплификации HER-2/neu, хотя иногда сообщается, что он менее эффективен, чем FISH. [27] В этом методе один зонд связывает эталон, которым в случае обнаружения амплификации HER-2/neu является CEN17 (центромера хромосомы 17), тогда как другой зонд связывает целевую последовательность, которая представляет собой HER-2/neu. [26] [27] DuoCISH сочетает в себе как FISH, так и CISH, поскольку он преобразует сигналы от зондов FISH в хромогенные субстраты. [26] [27] Он работает по принципу: синий цианиновый краситель является субстратом для HRP, а красный — для AP. Например, сигналы зеленого изотиоцианата флуоресцеина (FITC) преобразуются в синие хромогенные преципитаты с помощью антитела против FITC, конъюгированного с HRP, а сигналы Texas Red преобразуются в красные хромогенные преципитаты с помощью антитела против Texas Red, конъюгированного с AP. [26] [27] Преимущество DuoCISH заключается в том, что можно отличить хромосомную анеуплоидию от амплификации гена, поскольку эталонный ген также будет амплифицироваться при анеуплоидии, но не при обнаружении амплификации гена. [26] [27]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Таннер, М; Ганцберг, Д; Ди Лео, А; Ларсимонт, Д; Руас, Г; Пикарт, MJ; Изола, Дж (2000). «Хромогенная гибридизация in situ : практическая альтернатива флуоресцентной гибридизации in situ для обнаружения амплификации онкогена HER-2/neu в архивных образцах рака молочной железы» . Американский журнал патологии . 157 (5): 1467–72. дои : 10.1016/S0002-9440(10)64785-2 . ПМК 1885742 . ПМИД 11073807 .
- ^ Jump up to: а б Мадрид, Массачусетс; Ло, Р.В. (2004). «Хромогенная гибридизация in situ (FISH): новая альтернатива скринингу архивных образцов ткани рака молочной железы на статус HER-2/neu» . Исследование рака молочной железы . 6 (5): 593–600 рэндов. дои : 10.1186/bcr915 . ПМК 549176 . ПМИД 15318940 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Саес, А; Андреу, Ф.Дж.; Сеги, Массачусетс; Баре, ML; Фернандес, С; Динарес, К; Рей, М. (2006). «Амплификация гена HER-2 путем хромогенной гибридизации in situ (CISH) по сравнению с флуоресцентной гибридизацией in situ (FISH) при раке молочной железы - исследование двухсот случаев». Грудь . 15 (4): 519–27. дои : 10.1016/j.breast.2005.09.008 . ПМИД 16290155 .
- ^ Гаримберти, Э; Тоси, С (2010). «Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH), основные принципы и методология». Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) . Методы молекулярной биологии. Том. 659. стр. 3–20. дои : 10.1007/978-1-60761-789-1_1 . ISBN 978-1-60761-788-4 . ПМИД 20809300 .
- ^ Jump up to: а б Ламброс, МБ; Симпсон, ПТ; Джонс, К; Натраян, Р; Вестбери, К; Стил, Д; Сэвидж, К; Маккей, А; Шмитт, ФК; Эшворт, А; Рейс-Фильо, Дж.С. (2006). «Разблокирование архивов патологий для молекулярно-генетических исследований: надежный метод создания зондов для хромогенной и флуоресцентной гибридизации in situ » . Лабораторное исследование . 86 (4): 398–408. дои : 10.1038/labinvest.3700390 . ПМИД 16446704 .
- ^ Jump up to: а б с Саммерсгилл, БМ; Шипли, Дж. М. (2010). «Анализ флуоресцентной гибридизации in situ фиксированных формалином тканей, залитых парафином, включая тканевые микрочипы». Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) . Методы молекулярной биологии. Том. 659. стр. 51–70. дои : 10.1007/978-1-60761-789-1_4 . ISBN 978-1-60761-788-4 . ПМИД 20809303 .
- ^ Шизуя, Х; Курос-Мехр, Х (2001). «Разработка и применение системы клонирования бактериальных искусственных хромосом» . Медицинский журнал Кейо . 50 (1): 26–30. дои : 10.2302/kjm.50.26 . ПМИД 11296661 .
- ^ Даруич, С; Попович, К; Миссириан, К; Монкла, А (2012). «Использование DOP-PCR для амплификации и маркировки ДНК BAC для FISH». Биотехника и гистохимия . 87 (2): 117–21. дои : 10.3109/10520295.2011.559175 . ПМИД 21314248 . S2CID 1326145 .
- ^ Де Брекелер, Э; Дуэ-Гильбер, Н.; Басинко А; Морель, Ф; Ле Брис, MJ; Ферек, К; Де Брекелер, М (2011). «Использование бактериальных искусственных хромосом в исследованиях лейкемии: опыт университетской лаборатории цитогенетики в Бресте, Франция» . Журнал биомедицины и биотехнологии . 2011 : 1–7. дои : 10.1155/2011/329471 . ПМК 3025366 . ПМИД 21274439 .
- ^ Лабораторное издательство Колд-Спринг-Харбор. (2012) «Маркировка ДНК-зондов Ником Переводом» . Молекулярное клонирование: Лабораторное руководство .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Парк, К; Ким, Дж; Лим, С; Хан, С; Ли, JY (2003). «Сравнение методов флуоресцентной гибридизации in situ и хромогенной гибридизации in situ для определения статуса HER2 / neu при первичной карциноме молочной железы с использованием тканевого микрочипа» . Современная патология . 16 (9): 937–43. дои : 10.1097/01.MP.0000086487.78558.7D . ПМИД 13679458 .
- ^ Шильдхаус, Ху; Демл, К.Ф.; Шмитц, К; Мейбум, М; Бино, Э; Хауке, С; Меркельбах-Брюс, С; Бюттнер, Р. (2013). «Хромогенная гибридизация in situ является надежным методом обнаружения перестроек ALK в аденокарциномах легких» . Современная патология . 26 (11): 1468–77. дои : 10.1038/modpathol.2013.95 . ПМИД 23743932 .
- ^ Jump up to: а б с Гупта, Д; Миддлтон, LP; Уитакер, MJ; Абрамс, Дж (2003). «Сравнение флуоресценции и хромогенной гибридизации in situ для обнаружения онкогена HER-2/neu при раке молочной железы» . Американский журнал клинической патологии . 119 (3): 381–7. дои : 10.1309/P40P2EAD42PUKDMG . ПМИД 12645340 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Ламброс, МБ; Натраян, Р; Рейс-Фильо, Дж. С. (2007). «Хромогенная и флуоресцентная гибридизация in situ при раке молочной железы». Патология человека . 38 (8): 1105–22. дои : 10.1016/j.humpath.2007.04.011 . ПМИД 17640550 .
- ^ Чжао, Дж; Ву, Р; Ау, А; Маркес, А; Ю, Ю; Ши, З. (2002). «Определение амплификации гена HER2 методом хромогенной гибридизации in situ (CISH) при архивной карциноме молочной железы» . Современная патология . 15 (6): 657–65. doi : 10.1038/modpathol.3880582 . ПМИД 12065780 . S2CID 19329525 .
- ^ Шиа, Дж; Климстра, Д.С.; Ли, Арканзас; Цинь, Дж; Сальц, Л; Теруя-Фельдштейн, Дж; Акрам, М; Чунг, Кентукки; Яо, Д; Пати, П.Б.; Джеральд, В; Чен, Б. (2005). «Экспрессия рецептора эпидермального фактора роста и амплификация генов при колоректальной карциноме: иммуногистохимическое и хромогенное in situ исследование гибридизации » . Современная патология . 18 (10): 1350–6. doi : 10.1038/modpathol.3800417 . ПМИД 15832190 .
- ^ Jump up to: а б Тодорович-Ракович, Н; Йованович, Д; Нескович-Константинович, З; Николич-Вукосавлевич, Д (2005). «Сравнение иммуногистохимии и хромогенной гибридизации in situ при оценке статуса HER-2 при раке молочной железы». Международная патология . 55 (6): 318–23. дои : 10.1111/j.1440-1827.2005.01831.x . ПМИД 15943788 . S2CID 24153338 .
- ^ Jump up to: а б с д Роза, FE; Сантос, РМ; Рогатто, СР; Домингес, Массачусетс (2013). «Хромогенная гибридизация in situ по сравнению с другими подходами к оценке статуса HER2/neu при раке молочной железы» . Бразильский журнал медицинских и биологических исследований . 46 (3): 207–16. дои : 10.1590/1414-431x20132483 . ПМЦ 3854374 . ПМИД 23558859 .
- ^ Кумамото, Х; Сасано, Х; Танигучи, Т; Сузуки, Т; Мория, Т; Итинохасама, Р. (2001). «Хромогенный гибридизационный анализ in situ статуса HER-2/neu при карциноме молочной железы: применение при скрининге пациентов на терапию трастузумабом (Герцептином)». Международная патология . 51 (8): 579–84. дои : 10.1046/j.1440-1827.2001.01255.x . ПМИД 11564211 . S2CID 21849968 .
- ^ Митри, З; Константин, Т; О'Риган, Р. (2012). «Рецептор HER2 при раке молочной железы: патофизиология, клиническое использование и новые достижения в терапии» . Исследования и практика химиотерапии . 2012 : 1–7. дои : 10.1155/2012/743193 . ПМЦ 3539433 . ПМИД 23320171 .
- ^ Jump up to: а б Суэйн, С.М.; Ким, С.Б.; Кортес, Дж; Ро, Дж; Семиглазов, В; Кампоне, М; Сируэлос, Э; Ферреро, Дж. М.; Шневайс, А; Нотт, А; Кларк, Э; Росс, Дж; Беньюнес, MC; Базельга, Дж (2013). «Пертузумаб, трастузумаб и доцетаксел при HER2-положительном метастатическом раке молочной железы (исследование CLEOPATRA): результаты общего выживаемости по результатам рандомизированного двойного слепого плацебо-контролируемого исследования фазы 3» . Ланцет онкологии . 14 (6): 461–71. дои : 10.1016/S1470-2045(13)70130-X . ПМК 4076842 . ПМИД 23602601 .
- ^ Квак, Э.Л.; Банг, Ю.Дж.; Камидж, ДР; Шоу, AT; Соломон, Б; Маки, Р.Г.; Оу, С.Х.; Дезубе, Би Джей; Янне, Пенсильвания; Коста, Д.Б.; Варелла-Гарсия, М; Ким, WH; Линч, Ти Джей; Фидиас, П; Стаббс, Х; Энгельман, Дж. А.; Секвист, Л.В.; Тан, Вт; Ганди, Л; Мино-Кенудсон, М; Вэй, GC; Шрив, С.М.; Ратен, MJ; Сеттлман, Дж; Кристенсен, Дж.Г.; Хабер, Д.А.; Вилнер, К; Салгия, Р; Шапиро, Дж.И.; и др. (2010). «Ингибирование киназы анапластической лимфомы при немелкоклеточном раке легкого» . Медицинский журнал Новой Англии . 363 (18): 1693–703. дои : 10.1056/NEJMoa1006448 . ПМК 3014291 . ПМИД 20979469 .
- ^ Вагнер, Ф; Штребель, А; Рот, А; Стефан-Фалькенау, С; Майрингер, Т (2014). «Хромогенная гибридизация in situ (CISH) является мощным методом обнаружения ALK-положительного немелкоклеточного рака легких». Журнал клинической патологии . 67 (5): 403–7. doi : 10.1136/jclinpath-2013-201974 . ПМИД 24293609 . S2CID 25718718 .
- ^ Заппакоста, Р; Коласанте, А; Виола, П; д'Антуоно, Т; Латтанцио, Дж; Капанна, С; Гатта, DM; Розини, С. (2013). «Хромогенная гибридизация in situ и двойное окрашивание p16/Ki67 на образцах шейки матки, фиксированных формалином и залитых в парафин: корреляция с тестом ДНК ВПЧ, тестом мРНК E6/E7 и потенциальными клиническими применениями» . БиоМед Исследования Интернэшнл . 2013 : 1–11. дои : 10.1155/2013/453606 . ПМЦ 3858005 . ПМИД 24369532 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Шуша, С; Пестон, Д; Амо-Такий, Б; Морган, М; Джасани, Б (2009). «Оценка автоматизированной гибридизации in situ с усилением серебром (SISH) для обнаружения амплификации гена HER2 при иссечении карциномы молочной железы и образцах основной биопсии». Гистопатология . 54 (2): 248–53. дои : 10.1111/j.1365-2559.2008.03185.x . ПМИД 19207950 . S2CID 31938310 .
- ^ Jump up to: а б с д и Хенриксен У., Мюллер С. и Шёнау А. (2009) Глава 14: «Двухцветный CISH и преобразование FISH в CISH», стр. 97–101 в Г.Л. Кумаре и Л. Рудбеке (ред.), Иммуногистохимический (IHC) Методы окрашивания, пятое издание . Карпинтерия, Калифорния: Дако, Северная Америка
- ^ Jump up to: а б с д и Моллерап, Дж; Хенриксен, Ю; Мюллер, С; Шёнау, А (2012). «Двухцветная хромогенная гибридизация in situ для определения статуса HER2 при раке молочной железы: большое сравнительное исследование с современным состоянием флуоресцентной гибридизации in situ » . Клиническая патология BMC . 12 :3. дои : 10.1186/1472-6890-12-3 . ПМЦ 3305592 . ПМИД 22333181 .