临床FISH：为疾病治疗带来新视角

　　病理学家是形态学的支持者。对他们来说，组织切片上的点点颜色能帮助你区分良性和病变的组织，为治疗提供线索。当然，关键词是“染色”。组织切片在光学显微镜下是没有特征的，因此病理学家（研究人员）必须染色，才能看见细胞。

　　在许多情况下，苏木精和曙红（H&E）染色就足够了，这揭示了基本的组织结构。不过，有时人们需要更多的分子信息。此时，病理学家有两个基本选择。免疫组织化学（IHC），利用抗体对特定蛋白染色，显示分子在整个组织中的分布；荧光原位杂交（FISH）利用核酸杂交来检测特定序列，揭示染色体异常或病原体。

　　这两种技术都不是新的。不过，这并不意味着研究人员和开发人员都已经满意了。现在，让我们来看看原位杂交的世界有什么新东西。

　　DNA FISH

　　FISH依赖标记探针的杂交来点亮特定的序列，如端粒或特定的基因。例如，研究人员可利用探针来识别通常分离的BCR和ABL基因，看看在哪些细胞中这两个基因融合，这种情况可能发生在某些慢性粒细胞白血病的患者中1。带有这个特定突变的患者能够响应药物imatinib（Gleevec，格列卫），因此检测对决定疗程是至关重要的。

　　一般来说，原位杂交的问题在于信号强度。每个细胞中只有相对较少的杂交事件，因此信号放大通常是必需的。一种简单的方法是利用多个荧光基团重金标记探针序列。另外，研究人员也可以提高每个结合分子的信号。

　　比如，赛默飞世尔科技的酪胺信号放大（TSA™）过程就依赖一种名为酪胺的HRP底物，它与荧光基团（如Alexa Fluor® 488）偶联。据这家公司细胞分析的产品经理Kamram Jamil介绍，将酪胺与HRP结合的二抗共同孵育，在每个抗体位点就产生了数百个荧光分子，形成了急剧放大的信号。

　　据Jamil介绍，他们将发布一个新版本的试剂 – SuperBoost。这种试剂将包括3个改进：流程简化；每个抗体包含三个HRP分子，进一步放大信号；HRP终止液，将让研究人员能够开展多重反应，形成更加清晰的图像。“我们有一些细胞数据，表明这种技术相当灵敏，”他说。

　　CRISPR FISH

　　尽管原理十分简单，但FISH操作还是蛮费力的，对样品也是蛮残酷的。霍华德•休斯医学研究所的项目科学家Timothée Lionnet表示，为了让DNA杂交，样品必须在高温下变性。杂交步骤本身需要几个小时甚至过夜。

　　Lionnet最近在PNAS上介绍了另一种策略，克服了这些困难2。他利用时下流行的基因组编辑技术，开发出CASFISH。这种技术依赖Cas9核酸酶的酶失活形式，并与Promega的HaloTag蛋白相结合。HaloTag是一种酶，可以让氯化烷烃底物与目的蛋白共价偶联，从而为标记蛋白提供了一种机制。

　　在CASFISH的操作中，gRNA指导Cas9蛋白与一些基因组位点结合，如端粒、中心粒或特定基因位点，从而取代了传统的杂交步骤。这个过程只需15分钟，在理论上与活细胞兼容。“操作更加温和，也更快，”他说。此外，由于HaloTag兼容广泛的荧光基团，这种操作可多重开展3。CASFISH载体可通过Addgene获得。

　　RNA ISH

　　当然，原位杂交并不需要局限于DNA分析。尽管在临床上尚未广泛使用，但基于RNA的原位杂交（RNA ISH）在某些临床问题上具有一些优势。据Affymetrix肿瘤学产品营销总监Guy Afseth介绍，这些优势包括能检测非编码转录本、特定的剪接变体、分泌蛋白的mRNA表达，以及一些无抗体可用的生物标志物。

　　例如，白蛋白（albumin）是一个很有用的生物标志物，可区分原发性肝脏肿瘤和转移瘤。Afseth表示：“如果你的肿瘤产生白蛋白，那么它是肝脏来源的；反之亦然。”不过他指出，白蛋白很难通过IHC来评估，因为它是一个分泌蛋白。为此，Affymetrix开发出一种特异的试剂，能够在RNA水平定量白蛋白的表达。

　　另一个应用是某些头颈部肿瘤中人乳头瘤病毒（HPV）的检测。Advanced Cell Diagnostics（ACD）的首席医疗官Rob Monroe表示，高危型HPV阳性的肿瘤预后较好，因此鉴定这些口咽癌中的HPV，可告知患者预后并制定治疗方案。这家公司推出了RNAscope RNA ISH检测。

　　对于头颈部癌症的HPV检测，目前主要依赖IHC检测替代的生物标志物p16，或通过DNA FISH分析来评估染色体整合和HPV基因组的亚型。Monroe表示，前一种方法不够特异，而后一种又不太灵敏。“RNAscope检测的好处是它的灵敏度高于DNA FISH，并且是高度特异的。”

　　ACD的RNAscope和Affymetrix的ViewRNA检测都依赖所谓的分支DNA（branched DNA）。两个或更多相邻探针的结合创建了一个支架，其上可发生信号放大的过程，ViewRNA就高达96,000倍。据Afseth介绍，这种策略甚至适合FFPE样品的片段化RNA，因为少数结合事件即可观察到。

　　目前，Affymetrix和ACD都表示，他们正与Leica Biosystems合作，以便在Leica的BOND-III临床实验室染色系统上实现自动化的RNA ISH操作。“这对临床诊断实验室而言是向前迈进了一大步，”Monroe谈道。