Konwencjonalna metoda identyfikacji i klasyfikacji poszczególnych chromosomów opiera się na unikalnym wzorze prążkowania każdego chromosomu w analizowanym gatunku 1, 2. Ta klasyczna technika prążkowania nie jest jednak niezawodna w identyfikacji złożonych aberracji chromosomalnych, takich jak te związane z nowotworami. Aby przełamać ograniczenia techniki prążkowania, wprowadzono spektralne kariotypowanie (SKY), które dostarcza znacznie bardziej wiarygodnych informacji o nieprawidłowościach chromosomowych.
SKY jest techniką wielokolorowej hybrydyzacji in-situ fluorescencyjnej (FISH), służącą do wykrywania chromosomów w metafazie przy użyciu mikroskopu spektralnego 3, 4. Wykazano, że SKY jest cennym narzędziem w analizie cytogenetycznej szerokiego zakresu aberracji chromosomowych związanych z licznymi chorobami genetycznymi i nowotworami 5, 6. Metoda SKY opiera się na zastosowaniu wielokolorowych sond DNA znakowanych fluorescencyjnie, przygotowanych metodą PCR z degenerowanych starterów oligonukleotydowych. W rezultacie każdy chromosom po hybrydyzacji in-situ z sondami, które są różnicowo znakowane mieszaniną barwników fluorescencyjnych (Rodaminą, Texas Red, Cy5, FITC i Cy5.5), przyjmuje unikalny kolor spektralny. Sondy stosowane w metodzie SKY obejmują do 55 sond specyficznych dla danych chromosomów 7-10.
Procedura SKY składa się z kilku etapów (Rysunek 1). Metoda SKY wymaga dostępności komórek o wysokim indeksie mitotycznym, pochodzących z tkanki zdrowej, zmienionej chorobowo lub z krwi. Chromosomy pojedynczej komórki, będącej świeżo wyizolowaną komórką pierwotną lub komórką z linii komórkowej, nanosi się na szkiełko przedmiotowe. Tak przygotowany preparat chromosomowy jest znakowany różnymi kombinacjami barwników fluorescencyjnych specyficznych dla każdego chromosomu. Do detekcji sond i akwizycji obrazu wykorzystuje się system obrazowania spektralnego, składający się z interferometru Sagnaca oraz kamery CCD. Pozwala to na pomiar widma światła widzialnego emitowanego przez próbkę i uzyskanie obrazu spektralnego poszczególnych chromosomów. Oprogramowanie HiSKY, służące do analizy uzyskanych obrazów, umożliwia łatwą identyfikację anomalii chromosomowych. Wynikiem końcowym jest obraz metafazy oraz klasyfikacja kariotypu, w której każda para chromosomów ma odrębny kolor (Rysunek 2). Pozwala to na łatwą identyfikację tożsamości chromosomów oraz translokacji. Więcej szczegółów można znaleźć na stronie internetowej Applied Spectral Imaging (http://www.spectral-imaging.com/).
Metoda SKY została niedawno wykorzystana do identyfikacji defektów segregacji chromosomów oraz nieprawidłowości chromosomowych u ludzi i myszy z autosomalną dominującą wielotorbielowatością nerek (ADPKD), chorobą genetyczną charakteryzującą się dysfunkcją rzęsek pierwotnych 11-13. Wykorzystując tę technikę, wykazaliśmy obecność nieprawidłowej segregacji chromosomów oraz defektów chromosomalnych u pacjentów z ADPKD i w modelach mysich 14. Dalsze analizy z użyciem SKY pozwoliły nam nie tylko określić liczbę i tożsamość chromosomów, ale także precyzyjnie wykryć bardzo złożone aberracje chromosomalne, takie jak delecje i translokacje chromosomowe (Rycina 2).