Zastosowanie fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (FISH) do pojedynczej komórki embrionalnej (blastomeru) wiąże się ze szczególnymi wyzwaniami, zarówno w kwestiach praktycznych, jak i w interpretacji wzoru sygnałów. Pobrana podczas biopsji komórka musi zostać rozprzestrzeniona w obrębie zdefiniowanego obszaru na szkiełku, aby ułatwić jej lokalizację po przeprowadzeniu FISH; należy zachować szczególną ostrożność, aby upewnić się, że komórka została zlizowana, cytoplazma rozproszona, a jądro jest widoczne i nienaruszone; ponadto, ponieważ diagnoza zależy od wyników uzyskanych z tej jednej komórki, należy stosować rygorystyczne wytyczne dotyczące oceny i interpretacji. Jednak w rękach doświadczonego specjalisty FISH jest niezawodną techniką stosowaną w diagnostyce preimplantacyjnej (PGD) w praktyce klinicznej. Zasada PGD metodą FISH polega na wykorzystaniu specyficznych dla celu sond DNA, znakowanych różnymi fluorochromami lub haptenami, do oznaczenia liczby kopii konkretnych loci, a tym samym wykrycia niezrównoważenia chromosomowego związanego z segregacją meiotyczną rearanżacji chromosomowych (1), w tym translokacji Robertsona, translokacji wzajemnych, inwersji i rearanżacji złożonych (2). FISH może być również wykorzystywany do selekcji embrionów żeńskich w rodzinach z chorobami sprzężonymi z chromosomem X, dla których nie istnieje test specyficzny dla danej mutacji (3, 4). Bardziej kontrowersyjnie, FISH stosowano również do przesiewowego wykrywania sporadycznych aneuploidii chromosomowych w celu próby zwiększenia efektywności wspomaganej prokreacji (5, 6); jednak wartość prognostyczna tego testu z użyciem FISH jest prawdopodobnie nieakceptowalnie niska w większości przypadków i nie jest on zalecany do rutynowego stosowania w klinice (7). Niniejszy artykuł koncentruje się na aspektach technicznych i ograniczeniach metody FISH stosowanej w klinicznej diagnostyce pojedynczej komórki.
Metody rozprzestrzeniania i utrwalania pojedynczych blastomerów obejmują zastosowanie metanolu/kwasu octowego (5, 8), Tween/HCl (9) oraz kombinacji Tween/HCl i metanolu/kwasu octowego (10). Warianty tych metod obejmują traktowanie komórek roztworem hipotonicznym przed rozprzestrzenianiem i/lub traktowanie pepsyną i paraformaldehydem po utrwaleniu. Metoda powinna zostać odpowiednio zwalidowana w danym laboratorium (14). Metoda Tween/HCl jest szczegółowo opisana w niniejszym artykule. Metoda Tween/HCl jest prosta technicznie i wykazuje wysoką powtarzalność w różnych laboratoriach. Metoda ta może być stosowana do przygotowania pojedynczych jąder do diagnostyki FISH w celu określenia płci oraz wykrycia rearanżacji chromosomowych z akceptowalną dokładnością diagnostyczną (7).
Mieszaniny sond mogą składać się z sond znakowanych bezpośrednio i pośrednio, a także z sond pochodzących od różnych producentów. Należy unikać sond dla znanych polimorficznych regionów chromosomów (11, 12) oraz tych, które wykazują znaczną hybrydyzację krzyżową z innymi chromosomami (13), choć mogą one zostać zastosowane, jeśli wcześniejsze badania obojga partnerów potwierdzą ich specyficzność i przydatność do PGD. Dostępne fluorochromy/hapteny oraz strategie rozróżniania sond obejmują następujące opcje: Texas Red (TR), izotiocyjanian fluoresceiny (FITC), SpectrumGreen (Vysis), SpectrumOrange (Vysis), SpectrumAqua, sondy biotynilowane wykrywane za pomocą TR-awidyny, FITC-awidyny lub streptawidyny Cy-5 (wizualizowane przy użyciu filtra FarRed), mieszankę sond czerwonych i zielonych w celu uzyskania sygnału żółtego, drugą rundę hybrydyzacji oraz trzeci kolor uzyskany poprzez sekwencyjne wychwytywanie SpectrumOrange przy użyciu filtra TexasRed oraz filtra SpectrumGold).
Do określania płci zaleca się zestaw sond zawierający trzy sondy specyficzne dla regionów centromerycznych chromosomów X i Y oraz jednego autosomu (14); sonda autosomalna służy do ustalenia ploidii, a tym samym do rozróżnienia między trisomią X (2n, 47,XXX) a triploidią (3n, 69,XXX) oraz między tetrasomią X (48,XXXX) a tetraploidią (4n, 92,XXXX). Typowym zestawem sond stosowanym w takich przypadkach jest mieszanina Abbott AneuVysion zawierająca satelity alfa X, Y oraz 18; wykazano, że zestaw ten charakteryzuje się bardzo niskim stopniem polimorfizmu, w związku z czym wstępna analiza partnerów w zakresie reprodukcji nie jest wymagana (14).
Mieszanina sond dla konkretnej rearanżacji powinna: w idealnym przypadku zawierać sondy wystarczające do wykrycia wszystkich oczekiwanych produktów rearanżacji z niezrównoważeniem chromosomowym. Jeśli nie jest to możliwe, dopuszczalne mogą być mieszaniny sond, w których niewykryte produkty niezrównoważone zostały ocenione jako niezdolne do przeżycia w rozpoznawalnej ciąży i prawdopodobnie mają bardzo niską częstość występowania (14). Zostać przetestowana na metafazach hodowlanych limfocytów obojga partnerów reprodukcyjnych. Przynajmniej dziesięć preparatów metafaz powinno zostać zbadane pod kątem swoistości sond, polimorfizmów i hybrydyzacji krzyżowej, a w przypadku nosiciela rearanżacji chromosomowej, aby upewnić się, że sondy hybrydyzują zgodnie z oczekiwaniami z różnymi segmentami rearanżacji. Dodatkowo, należy ocenić co najmniej 100 jąder interfazowych z tych preparatów, aby ocenić swoistość, jasność i dyskretność sygnałów (14).
Dostępne są komercyjne zestawy sond PGS (np. Abbott MultiVysion PB lub PGT), celujące w chromosomy najczęściej wykazujące aneuploidię w produktach poczęcia i zawierające jedną sondę na każdy badany chromosom. Zazwyczaj jądro może zostać poddane drugiej hybrydyzacji z sondami dla dodatkowych chromosomów, co zapewnia analizę chromosomów 13, 15, 16, 18, 21, 22 oraz XY (14). Wartość predykcyjna tego testu z wykorzystaniem opisanej tutaj techniki rozcierania i FISH jest prawdopodobnie nieakceptowalnie niska w przypadku większości użytkowników, w związku z czym nie jest on zalecany do rutynowego stosowania w praktyce klinicznej (7, 15).
Techniki takie jak porównawcza hybrydyzacja genomowa (CGH) stosowana do pojedynczych komórek pozwalają na badanie liczby kopii każdego chromosomu (Wilton et al. 2001), a wykorzystanie macierzy polimorfizmu pojedynczego nukleotydu (SNP) i analizy ilościowej (Wells et al. 2008) lub genotypowania metodą „karyomappingu” (Handyside et al. 2009) stanowią obiecujące alternatywne techniki wykrywania aneuploidii chromosomowej. Jednakże granica rozdzielczości i dokładność w przypadku niezrównoważenia segmentów pozostają niepewne i prawdopodobne jest, że FISH nadal będzie preferowaną techniką w badaniu rearanżacji chromosomowych obejmujących małe segmenty.