Двумя наиболее надежными методами выявления радиационно-индуцированных межхромосомных стабильных аберраций являются множественная флуоресцентная гибридизация in situ (mFISH), которая позволяет окрашивать две или более хромосом одновременно, и спектральное кариотипирование (SKY), которое придает особый цвет каждой гомологичной паре хромосом в геноме. В отличие от нестабильных аберраций, стабильные аберрации являются стойкими по своей природе и могут распространяться в течение нескольких поколений в облученных популяциях1 и рассматриваются как критические молекулярные «сигнатуры» радиационно-индуцированных цитогенетических поражений2. Исследования различных групп показали, что устойчивые аберрации связаны с патогенезом и развитием ряда заболеваний, в том числе рака3. До эры хромосомной живописи (также называемой молекулярной цитогенетикой) обычный метод G-полос был единственным методом обнаружения стабильных хромосомных аберраций. Тем не менее, хромосомная полосатость представляет собой проблему для цитогенетиков, потому что разрешение ограничено, воспроизводимость неопределенна, это трудоемкая процедура, и длянадежной интерпретации данных требуются высококвалифицированные и опытные цитогенетики. Более того, классический метод бандажеирования не позволяет обнаружить сложные хромосомные перестройки, которые включают взаимодействие трех или более разрывов, распределенных между двумя или более хромосомами, что является распространенным результатом радиационного повреждения. Сложные аберрации могут сохраняться у людей в течение многих лет после облучения, что делает их полезными для ретроспективной биодозиметрии5. Таким образом, потребовался альтернативный подход для преодоления ограничений традиционных методов бандажирования для выявления стабильных хромосомных перестроек.
В конце 1960-х годов новаторская работа Галла и Пардью (1969) по молекулярной гибридизации с использованием зондов нуклеиновых кислот, меченных радиоактивным материалом, открыла новую эру в области цитогенетики, которая позволила обнаружить специфическую последовательность ДНК на хромосомах6. Однако использование радиоактивных зондов для молекулярной гибридизации имело ряд недостатков: радиоактивные зонды относительно нестабильны, активность зонда зависит от радиоактивного распада используемого изотопа, гибридизация занимает больше времени, разрешающая способность ограничена, зонды относительно дороги, а радиоактивные материалы опасны для здоровья. Таким образом, возникла необходимость разработки и проектирования нерадиоактивных зондов. Внедрение в 1980-х и 1990-х годах зондов нуклеиновых кислот с флуоресцентной меткой позволило преодолеть ограничения радиоактивных зондов и значительно повысить безопасность, чувствительность и специфичностьметода гибридизации. Флуоресцентные зонды дают чрезвычайно яркие сигналы при наблюдении под флуоресцентными микроскопами, оснащенными соответствующими фильтрами возбуждения и излучения. Любая потеря, усиление или перестройка флуоресцентно меченых хромосом или части хромосомы легко идентифицируется с помощью этого метода FISH.
Анализ хромосомных аберраций с помощью рисования FISH привел к заметному прогрессу в цитогенетических исследованиях за последние годы. Разработка флуоресцентных меченых зондов для конкретных применений, начиная от локус-специфичных зондов и заканчивая зондами для рисования целых хромосом, значительно продвинула эту область; Это также облегчило обнаружение субмикроскопической («криптической») перестройки, которая была невозможна при обычном хромосомном биньировании. Хромосомная живопись с помощью mFISH и SKY оказалась ценным инструментом для идентификации простых и сложных межхромосомных перестроек. Основные принципы обоих методов схожи, но метод обнаружения и различения флуоресцентного сигнала после гибридизации in situ и процесс получения изображения различны. В mFISH отдельные изображения каждого из четырех флуорохромов захватываются с помощью фильтров узкополосного микроскопа; Затем используется специальное программное обеспечение для объединения изображений. В то время как в SKY получение изображений основано на комбинации эпифлуоресцентной микроскопии, визуализации с помощью прибора с зарядовой связью и спектроскопии Фурье, которая позволяет измерять весь спектр излучения с одной экспозицией во всех точках изображения. Как в mFISH, так и в SKY монохромные изображения захватываются независимо друг от друга, затем объединяются, и, наконец, хромосомам в монохроматических изображениях присваиваются уникальные псевдоцвета на основе конкретного красителя, прикрепленного к каждому флуорохромному зонду
.
Вклад анализа mFISH и SKY в область радиационной биологии выдающийся, особенно для ретроспективной оценки дозы воздействия на человека ИК (радиационной биодозиметрии)11-14, оценки риска радиационного канцерогенеза15, а также для выявления и оценки риска вторичного рака, связанного с лучевой терапией16. Недавнее исследование на мышах показало, что метод рисования хромосом на основе FISH также является важным инструментом для оценкиэффективности меры противодействия радиации. В настоящем исследовании с помощью методов mFISH и SKY было продемонстрировано влияние общего облучения тела на индукцию стабильных хромосомных аберраций в клетках костного мозга мышей.