Dieser Artikel beschreibt die Auswahl von geeigneten Sonden für Single-Cell-FISH, Verbreitung Techniken für Blastomere Kerne und in-situ-Hybridisierung und Signal-Scoring, angewandt auf Präimplantations-Diagnostik (PGD) in einer klinischen Umgebung.
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Dieser Artikel beschreibt die Auswahl von geeigneten Sonden für Single-Cell-FISH, Verbreitung Techniken für Blastomere Kerne und in-situ-Hybridisierung und Signal-Scoring, angewandt auf Präimplantations-Diagnostik (PGD) in einer klinischen Umgebung.
Pre-Präimplantationsdiagnostik (PID) ist eine etablierte Alternative zu den pränatalen Diagnostik, und beinhaltet die Auswahl vor der Implantation Embryonen aus einer Kohorte von assistierten Reproduktion (ART) generiert. Diese Auswahl kann aufgrund der familiären monogenen Erkrankungen (zB Mukoviszidose) erforderlich sein, oder weil ein Partner trägt ein Chromosom Umlagerung (zB ein Zwei-Wege-reziproken Translokation). Die PID ist für Paare, die bisherigen betroffenen Kinder gehabt haben, und / oder im Falle von Chromosomenveränderungen, wiederholte Fehlgeburten oder Unfruchtbarkeit zur Verfügung. Eizellen abgesaugt folgenden Stimulation der Eierstöcke durch in vitro Eintauchen in Samen (IVF) oder durch intrazytoplasmatische Injektion eines einzelnen Spermiums (ICSI) befruchtet werden. Pre-Implantation Spaltung-Embryonen sind biopsiert, in der Regel durch die Entnahme einer einzelnen Zelle an Tag 3 nach der Befruchtung, und die Biopsie Zelle wird getestet, um den genetischen Status des Embryos zu etablieren. Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) auf der festen Kerne biopsiert Zellen mit target-spezifischen DNA-Sonden ist die Technik der Wahl auf Chromosom Ungleichgewicht mit Chromosomenumlagerungen assoziiert zu erkennen und weiblichen Embryonen in Familien wählen mit X-linked Krankheit, für die es keine Mutation-spezifischen Test. FISH wurde auch auf dem Bildschirm Embryonen für spontane Chromosom Aneuploidie (auch als PGS oder PGD-AS genannt) verwendet worden, um zu versuchen und verbessern die Effizienz der assistierten Reproduktion, aber die beschriebenen prädiktiven Wert dieses Tests unter Verwendung der Streu-und FISH-Technik hier ist wahrscheinlich unannehmbar niedrig bei den meisten Menschen die Hände und es ist nicht für die routinemäßige klinische Anwendung empfohlen. Wir beschreiben die Auswahl von geeigneten Sonden für Single-Cell-FISH, Verbreitung Techniken für Blastomere Kerne und in-situ-Hybridisierung und Signal-Scoring, angewandt auf die PID in einem klinischen Umfeld.
1. Lysing und Verbreitung eines Ablegers aus einer Biopsie Blastomere
2. In-situ-Hybridisierung eines einheitlichen Blastomere Nucleus
3. Analyse mit einem Fluoreszenzmikroskop in geeigneter Weise mit entsprechenden Filtern für die verwendeten Sonden ausgestattet.
4. Repräsentative Ergebnisse:
Metaphase und Interphase-Kernen aus kultivierten Lymphozyten des peripheren Blutes zu prüfen, um zu bestätigen, dass die ausgewählten Sonden, die spezifisch für die Translokation Chromosomen, informativ für die Haltepunkte (die subtelomere Sonden sollten nur hybridisieren, die umgesiedelt Segmente und die Zentromer-Sonde (n) an die zentrische werden Segment (s)) und die Signale in Interphasekernen sollte hell und diskret. Scoring der Anzahl der Signale pro Sonde in 100 Interphasekernen von jedem Partner wird empfohlen, um die Effizienz des Tests zu beurteilen. In diesem Fall 2-Signale wurden in 95% -99% der Kerne für jede Sonde erzielt. Abbildung 1 zeigt eine Metaphase und Interphasekern aus einer Vorbereitung für eine reziproke Translokation zwischen dem kurzen Arm von Chromosom 5 und 9.
Signale in Interphasekernen vom Embryo Blastomeren sollte hell und diskrete und erzielte mit separaten Bandpassfilter für die verwendeten Farben. Abbildung 2 zeigt eine Blastomere Kern mit einem normalen Signal-Muster (2 Kopien für alle Loci getestet) im Einklang mit einer normalen oder ausgewogene Chromosomensatz für das Chromosom 5 und 9, und einen Kern mit einer abnormen Signalmuster im Einklang mit einer unsymmetrischen Produkt der Translokation das hat Monosomie (eine Kopie) für die transloziert Segment des Chromosoms 5 und Trisomie (3 Exemplare) für die transloziert Segment des Chromosoms 9.

Abbildung 1 A Metaphase verbreiten und eine Interphasekern aus kultivierten Lymphozyten des peripheren Blutes von einem Träger einer reziproken Translokation zwischen dem kurzen Arm von Chromosom 5 und 9 mit Haltepunkten in 5p14.3 und 9p24.1 vorbereitet:. 46, XY, t (5 ; 9) (p14.3;. p24.1) ish t (5; 9) (5ptel48-, 9ptel30 +; 9ptel30-, 5ptel48 +, 9cen +). FISH-Sonden wurden für beide transloziert Segmente ausgewählt (5p14.3 → 5pter, rot Cytocell subtelomere5ptel48 TexasRed; 9p24.1 → 9pter, grün Cytocell subtelomere 9ptel30 FITC) und der zentrischen Segment des Chromosoms 9 (9p24.1 → 9qter, blau Abbott CEP 9 alpha Satelliten SpectrumAqua).

Abbildung 2. Signale in der Interphase Blastomere Kerne von Tag-3 Embryonen erfasst mit einem anderen Filter für jeden Fluorochrom und zusammengeführt, um ein zusammengesetztes Bild zu erzeugen. (A) Zwei Signale für jede Sonde zeigt zwei Kopien von jedem Ort, die im Einklang mit einem normalen oder ausgewogene Ergänzung für die Translokation Chromosomen. (B) Ein rotes Signal, drei grüne Signale und zwei blaue Signale, die eine Kopie der transloziert Segment des Chromosoms 5, drei Exemplare des transloziert Segment des Chromosoms 9 und zwei Kopien der zentrischen Segment des Chromosoms 9, die im Einklang mit benachbart ist -1 Trennung der Translokation, was zu einer unsymmetrischen Produkt mit Monosomie für 5p14.3 → 5pter und Trisomie für 9p24.1 → 9pter.
Die Anwendung von Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) zu einem einzigen Embryo Zellen (Blastomeren) stellt besondere Herausforderungen sowohl in praktischen und in der Interpretation des Signals Muster. Die Biopsie Zelle benötigt, um innerhalb einer vorher definierten Bereich auf dem Objektträger ausgestrichen werden, um seine Lokalisation folgenden FISH erleichtern; extreme Pflege braucht, um sicherzustellen, dass die Zelle lysiert ist, dass das Zytoplasma wurde verteilt eingenommen werden, und dass der Kern sichtbar ist und intakt, und wie sich die Diagnose auf die Ergebnisse dieser einzelnen Zelle, strengsten Scoring und Leitlinien für die Auslegung angewandt werden sollte, hängt. Doch in erfahrenen Händen, ist FISH eine robuste Technik für Präimplantations-Diagnostik (PGD) in der klinischen Praxis. Das Prinzip der PGD von FISH ist, dass target-spezifischen DNA-Sonden mit verschiedenen Fluorochromen oder Haptenen markierte verwendet werden, um die Kopienzahl der spezifischen Loci zu erfassen, und damit auf Chromosom Ungleichgewicht mit meiotischen Segregation der Chromosomen-Rearrangements (1) verbunden sind, einschließlich Robertson'sche erkennen Translokationen, reziproke Translokationen, Inversionen und komplexen Rearrangements (2). Fische können auch verwendet werden, um weibliche Embryonen in Familien mit X-linked Krankheit wählen, für die es keine Mutation-spezifischen Test (3, 4). Umstrittener ist FISH auch Bildschirm für sporadische Chromosom Aneuploidie benutzt worden, um zu versuchen und verbessern die Effizienz der assistierten Reproduktion (5, 6), jedoch ist der prädiktive Wert der diesen Test mit FSIH wahrscheinlich unannehmbar niedrig bei den meisten Menschen ist Hände und es ist nicht für den klinischen Routineeinsatz (7) empfohlen. Dieser Artikel konzentriert sich auf die technischen Aspekte und die Grenzen der FISH, die für klinische Single-Cell-Diagnose.
Methoden der Verbreitung und Befestigung einzelnen Blastomeren sind Methanol / Essigsäure (5, 8), Tween / HCl (9), und eine Kombination von Tween / HCl und Methanol / Essigsäure (10). Variationen sind hypotone Behandlung der Zellen vor der Verbreitung und / oder Pepsin und Paraformaldehyd-Behandlung nach der Fixierung. Die Methode sollte entsprechend für das Labor (14) validiert werden. Die Tween / HCl-Methode wird ausführlich in diesem Artikel beschrieben. Die Tween / HCl-Methode ist technisch einfach und hoch reproduzierbare in verschiedenen Labors. Diese Methode kann verwendet werden, um einzelne Kerne für die FISH-Diagnostik der Geschlechtsbestimmung und Chromosomenveränderungen mit akzeptablen diagnostische Genauigkeit (7) vorzubereiten.
Probe mischt kombinieren können direkt markiert und indirekt markierten Sonden und Sonden verschiedener Hersteller. Sonden für bekannte polymorphe Chromosom Regionen (11, 12), oder solche, die bekanntlich auch signifikant cross-Hybridisierung mit anderen Chromosomen (13) sollte vermieden werden, obwohl kann verwendet werden, wenn nachgewiesen werden spezifische und für PGD nach vorheriger Prüfung auf beiden reproduktiven Partner werden . Erhältlich Fluorochrome / Haptene und Strategien für anspruchsvolle Sonden gehören die folgenden: Texas Red (TR), Fluoresceinisothiocyanat (FITC), SpectrumGreen (Vysis), SpectrumOrange (Vysis), SpectrumAqua, biotinylierten Sonden mit TR-Avidin nachgewiesen, FITC-Avidin oder Cy-5 Streptavidin (visualisiert mit Hilfe eines FarRed Filter), eine Mischung aus Rot und Grün Sonden an ein gelbes Signal, eine zweite Runde der Hybridisierung und eine dritte Farbe, die durch sequentielle Erfassung von SpectrumOrange mit einem TexasRed und SpectrumGold Filter) erstellt produzieren.
Eine Sonde Set mit drei Sonden, die spezifisch für das Zentromer Regionen der X-und Y-Chromosomen und ein Autosom, ist für die Geschlechtsbestimmung (14) empfohlen, die autosomal-Sonde wird verwendet, um Ploidie und damit zu etablieren, um zwischen Trisomie X unterscheiden (2n, 47 , XXX) und Triploidie (3n, 69, XXX), und zwischen Tetrasomie X (48, XXXX) und Tetraploidie (4n, 92, XXXX). Ein typisches Sonde gesetzt angewendet in dieser Einstellung ist der Abbott AneuVysion Mix mit alpha-Satelliten-X, Y, und 18; dieser Sonde gesetzt wurde gezeigt, dass eine sehr niedrige Rate Polymorphismus haben und daher vor der Behandlung Aufarbeitung des reproduktiven Partner ist nicht erforderlich (14).
Die Sonde Mix für jede spezifische Umlagerung sollte: Idealerweise enthalten Sonden mindestens ausreichen, um all die erwarteten Produkte der Umlagerung mit Chromosom Ungleichgewicht zu erkennen. Wenn dies nicht möglich ist, mischt Sonde, wo die unentdeckt unsymmetrische Produkte bewertet wurden als nicht lebensfähig in einer erkennbaren Schwangerschaft und werden wahrscheinlich haben eine sehr niedrige Prävalenz akzeptabel sein kann (14). An kultivierten Lymphozyten Metaphasen sowohl reproduktive Partnern getestet werden. Mindestens zehn Metaphase Spreads sollten Sonde Spezifität, Polymorphismen und Kreuz-Hybridisierung untersucht werden, und für das Chromosom Umlagerung Träger, um sicherzustellen, dass die Sonden über die verschiedenen Segmente der Umlagerung erwartet hybridisieren. Darüber hinaus sollten mindestens 100 Interphasekernen von diesen Präparaten erzielt, um zu signalisieren Spezifität, Helligkeit und Diskretion (14) zu beurteilen.
Commercial PGS Sonde Sets sind verfügbar (zB Abbott MultiVysion PB oder PGT), Targeting die Chromosomen am häufigsten gefunden, in Produkte der Empfängnis aneuploid werden, und aus einem einzigen Sonde pro Chromosom ausgerichtet. In der Regel den Kern kann eine zweite Hybridisierung mit Sonden für zusätzliche Chromosomen Bereitstellung eines Assays für die Chromosomen 13, 15, 16, 18, 21, 22 und XY (14). Der prädiktive Wert des Tests mit der Streu-und FISH-Technik hier beschriebene ist wahrscheinlich unannehmbar niedrig bei den meisten Menschen die Hände und es ist nicht für den klinischen Routineeinsatz (7, 15) empfohlen.
Techniken wie komparative genomische Hybridisierung (CGH), die auf einzelne Zellen sind in der Lage, für die Kopienzahl von jedem Chromosom-Test (Wilton et al. 2001), und die Verwendung von Single Nucleotide Polymorphismen (SNP)-Arrays und quantitative Analyse (Wells et al . 2008) oder "karyomapping" Genotypisierung (Handyside et al. 2009) sind vielversprechende alternative Techniken auf Chromosom Aneuploidie zu erkennen. Allerdings bleiben die Auflösungsgrenze und Genauigkeit für das Segment Ungleichgewicht unsicher und es ist wahrscheinlich, dass FISH wird weiterhin die Methode der Wahl für Chromosomenveränderungen mit kleinen Segmenten werden.
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Salzsäure, 2,5 L | VWR international | 101254H | |
| Natriumchlorid, 5 kg | VWR international | 443827W | |
| Kaliumchlorid, 250 g | VWR international | 26764.232 | |
| Dinatriumhydrogenphosphat wasserfrei, 500 g | VWR international | 102494C | |
| Kaliumdihydrogenorthophosphat, 500 g | VWR international | 10203 4B | |
| Natriumhydroxid-Perlen, 500 g | VWR international | 28245.265 | |
| Tween20, 500 mL | VWR international | 663684B | |
| Ethanol, 2,5 L | VWR international | 8.18760.2500 | Zollfrei |
| Tri-Natriumcitrat, 5 kg | VWR international | 27833.363 | |
| Kuhleim, 250 mL | Cow Proofings Ltd. | Nicht mehr verfügbar | Alte Bestände sind weiterhin in Kunstgeschäften erhältlich |
| DAPI/Antifade ES, 0,125μg/mL, 500 µl | Cytocell Ltd. | DES500L | 150μl Vial Rec’d mit jeder Cytocell TEL-Sonde |
| Nagellack, 12 mL | Stiefel | 10088316001 | |
| Aminbeschichtete Objektträger, 25 | Genetix | K2615 | |
| DAPI, 0,1 mL | Sigma-Aldrich | D-9542 | |
| Vectashield, 10 mL | Vector Laboratories | H1000 | |
| Texas-Red-Avidin, 0,001 mL | Vector Laboratories | A-2016 | |
| FITC-Avidin, 0,001 mL | Vector Laboratories | A-2011 | |
| Cy-5 Streptavidin, 0,001 mL | GE Healthcare | PA45001 | |
| Mikrozentrifugenröhrchen, 1,75 mL, Packung mit 500 | Thistle Scientific | AX-MCT-175-C | |
| Mikrozentrifugenröhrchen, 0,6 mL, Packung mit 1000 | Thistle Scientific | AX-MCT-060-C-CS | |
| 30 ml Universal-Behälter, Packung mit 400 | Sterilin | 128B | Erhältlich über NHS Supply Chain, Artikelnummer KCP053 |
| Heizblock | |||
| Spiritbrenner Spiritbrennerfassung Docht für Spiritbrenner | VWR international | 451-0107 451-3112 451-3111 | |
| Verstopfte Glaspipetten | Fisher Scientific | PMK-300-052R | |
| Stereomikroskop | Wild Heerbrugg | ||
| Gewebe, 100 Boxen | NHS-BESCHAFFUNGSKETTE | MJT058 | |
| Metallkulturschalen | |||
| Plastikmelamin-Schalen | VWR international | 682-009 | |
| Ofen | |||
| Mundpipettierhilfe | Scientific Laboratory Supplies LTD | HAE3700 | |
| Schlauchleitung | |||
| Spritzenfilter, 0,2μm Porengröße, 25 mm Durchmesser | Fisher Scientific | FDM-340-010U | |
| Diamantschneider | VWR international | 818-0021 | |
| Heizblock für Objektträger | Thermo Fisher Scientific, Inc. | HBOSBB | |
| Hybridisierungskammer | |||
| Gewebeprobe auf Rolle | NHS-BESCHAFFUNGSKETTE | MJT004 | |
| Schieferdecker-Gefäß | VWR international | 631-9313 | |
| Coplin-Becher | VWR international | 631-9331 | |
| Pinzette, fein | VWR international | 232-2123 | |
| Pinzette, stumpf | VWR international | 232-2113 | |
| 1000-mL-Becherglas | VWR international | 213-1642 | |
| Phasenkontrastmikroskop | Nikon Instruments | E200 | |
| Fasernfreie Abtupfkarten, Box mit 100 Stück | Fisher Scientific | SDE1 | |
| Blaue, rückseitig beschichtete Objektträger, Packung mit 100 Stück | Scientific Laboratory Supplies LTD | MIC3022 | |
| Deckgläser, 18x18 mm, Nr. 1, Packung mit 200 | Scientific Laboratory Supplies LTD | MIC3110 | |
| Deckgläser, 22x22 mm, Nr. 0, Packung mit 200 | Scientific Laboratory Supplies LTD | MIC3104 | |
| Deckgläser, 22x50 mm, Nr. 0, Packung mit 100 | Scientific Laboratory Supplies LTD | MIC3206 | |
| 1-mL-Spritze, Packung mit 100 Stück | NHS Supply Chain | FWC045 | |
| 1 mL Pipettenspitze, 10 Gestelle zu je 1000 | Thistle Scientific | AX-T-1000-C-L-R | |
| Inkubator | LEEC | ||
| Wasserbad | Geräte bereitstellen | W22 | |
| Alkoholthermometer | Verschiedene verfügbare Quellen | ||
| pH-Messgerät | Jenway | 3305 | |
| pH-Elektrode | VWR international | 662-1759 | BNC-Stecker für Jenway-pH-Meter 3305 |
| Heizmischer | Bibby | HC502 | |
| 1 mL Pasteur-Pipetten, Packung mit 500 | Scientific Laboratory Supplies LTD | PIP4202 | |
| Parafilm, 50 mm × 75 m | VWR international | 291-1214 |