Anna Macht

• Die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) hat in viele Gebiete der modernen Medizin und Biologie Einzug gehalten. Ein wichtiges Anwendungsfeld hat sie in der pränatalen Diagnostik gefunden. An kultivierten Interphasekernen sowie Metaphasechromosomen eingesetzt kann sie zusätzliche Informationen zur zytogenetischen Analyse liefern. Chromosomenspezifische Sonden können auch auf native Fruchtwasserzellen, Chrorionzottenzellen und fetale Blutzellen hybridisiert werden. Seit einigen Jahren wird FISH an unkultivierten Amniozyten bei bestimmtenDie Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) hat in viele Gebiete der modernen Medizin und Biologie Einzug gehalten. Ein wichtiges Anwendungsfeld hat sie in der pränatalen Diagnostik gefunden. An kultivierten Interphasekernen sowie Metaphasechromosomen eingesetzt kann sie zusätzliche Informationen zur zytogenetischen Analyse liefern. Chromosomenspezifische Sonden können auch auf native Fruchtwasserzellen, Chrorionzottenzellen und fetale Blutzellen hybridisiert werden. Seit einigen Jahren wird FISH an unkultivierten Amniozyten bei bestimmten Indikationen ergänzend zur herkömmlichen Chromosomenanalyse durchgeführt. Nach der Hybridisierung werden die Prozentsätze der Kerne mit disomem (2 Signale) und aberrantem (z.B. 3 Signale bei Trisomie) Signalmuster analysiert. Für eine zuverlässige Information müssen mindestens 50 Kerne pro Sonde ausgewertet werden. Bei weniger als 10 Prozent aneuploiden Kernen wird das Ergebnis als unauffällig gewertet, bei mehr als 60 Prozent aberranten Kernen als auffällig und dazwischen als uneindeutig bzw. kontrollbedürftig. Die konventionelle Chromosomenanalyse erfordert in der Regel ein 2-3wöchige Zellkultur. Das Ergebnis der FISH-Analyse ist dagegen nach 1-3 Tagen erhältlich, verkürzt so die für die werdende Mutter oft quälende Wartezeit beträchtlich und ist damit besonders für Hochrisikogruppen geeignet. Mit FISH für die Chromosomen 13, 18, 21 und XY können können bis zu 90 Prozent der im 2. Trimenon erwarteten Chromosomenanomalien diagnostiziert werden. 10-15 Prozent der Anomalien, z.B. strukturelle Aberrationen können mit dieser Methode grundsätzlich nicht erfasst werden. Technische Probleme, wie z.B. Versagen der Hybridisierung, eine zu geringe Anzahl auswertbarer Kerne oder eine Kontamination der nativen Fruchtwasserprobe mit Zellen mütterlichen Ursprungs können die Aussagekraft des Tests beträchtlich herabsetzen. In der vorliegenden Arbeit werden die ersten 129 FISH-Untersuchungen an unkultivierten Fruchtwasserproben, die am Institut für Humangenetik in Würzburg in der klinischen Diagnostik durchgeführt wurden, retrospektiv aufbereitet. Die einzelnen Fälle werden nach den oberngenannten Kriterien in Gruppen mit unauffälligen, auffälligen und problematischen FISH-Befunden aufgeteilt. Der Anteil der letztgenannten Gruppe ist recht groß: In lediglich 20 Prozent (n=26) der Fälle konnten 50 Zellkerne pro Sonde ausgewertet werden, in 22 Prozent (n=28) der Fälle war das Ergebnis mit 10-60 Prozent aberranten Kernen uneindeutig und in 26 Prozent (n=33) der Fälle schlug die Hybridisierung für mindestens eine Sonde fehl. Dennoch konnten 79 Prozent (15/19) der erkennbaren Anomalien korrekt identifiziert werden: 5 Trisomie 21-Fälle, darunter eine Robertson-Translokation, 3 Trisomie 18-Fälle, 4 Fälle mit Triploidie, 2 Fälle mit Monosomie X und eine Fall mit dem Chromosomensatz 48, XXY, +21. Nicht diagnostiziert wurden aufgrund von fehlgeschlagener Hybridisierung 2 Fälle mit Trisomie 21 und ein Fall mit Trisomie 13. ein Fall von Trisomie 18 zeigte ein unauffälliges Signalmuster. Es traten keine falsch positiven Befunde auf. Fünf Fälle mit strukturellen Aberrationen entgingen der FISH-Analyse. In der folgenden Arbeit werden die Anzahl auswertbarer Kerne, die Signalverteilung in den verschiedenen Gruppen, Probleme bei Hybridisierung oder Auswertung und beeinflussende Faktoren wie Indikation, Gestationsalter, Farbe und Menge des Fruchtwassers beschrieben. In der Diskussion wird auf grundsätzliche technische Besonderheiten der FISH-Analyse eingegangen, wie z.B. Sondenqualität, Gestationsalter und Zellzahl. Das Problem der Kontamination der Fruchtwasserproben mit mütterlichen Zellen wird erläutert. Anschließend wird nochmals auf die pathologischen, problematischen und diskrepanten FISH-Befunde eingegangen. Daten und Erfahrungen verschiedener Arbeitsgruppen aus der Literatur werden jeweils berücksichtigt und mit den eigenen Daten in Beziehung gesetzt. Sensitivität und Spezifität der Methode werden diskutiert. FISH kann eine wertvolle Ergänzung zum Goldstandard der pränatalen Diagnostik und insbesondere der psychischen Entlastung der Patientin dienen. Einen vollständigen Ersatz der konventionellen Technik kann sie wegen der oben erwähnten Limitationen nicht bieten. Die Entscheidung über die Anwendung der FISH-Diagnostik, wie auch der Pränataldiagnostik überhaupt, sollte der betroffenen Frau überlassen werden und erst nach ausführlicher Information über Vor- und Nachteile sowie mögliche Konsequenzen, im Idealfall im Rahmen einer Genetischen Beratung, erfolgen.…
• Fluorescence-in-situ-hybridization (FISH) on metaphase- and interphase chromosomes has been introduced in many fields of modern medicine and biology. One important application it has found in prenatal diagnosis. Used with cultivated interphase cells or metaphase chromosomes it can provide additional information to cytogenetic analysis. Chromosome specific probes can also be hybridized on native amniotic fluid cells, chorionic villus cells and fetal blood cells. Since several years FISH on uncultivated amniotic fluid cells has been carried outFluorescence-in-situ-hybridization (FISH) on metaphase- and interphase chromosomes has been introduced in many fields of modern medicine and biology. One important application it has found in prenatal diagnosis. Used with cultivated interphase cells or metaphase chromosomes it can provide additional information to cytogenetic analysis. Chromosome specific probes can also be hybridized on native amniotic fluid cells, chorionic villus cells and fetal blood cells. Since several years FISH on uncultivated amniotic fluid cells has been carried out under certain indications in addition to conventional chromosome analysis. After hybridization the percentages of nuclei with disomic (2 signals) or aberrant (e.g. 3 signals in case of trisomy) signal patterns are analysed. For reliable information it is necessary to analyse 50 or more nuclei per probe. A case is classified as normal for the tested chromosome if less than 10 per cent of the cells show aberrant signals and it is classified as beiing aberrant if more than 60 per cent of nuclei are with aberrant signal patterns. If 10-60 per cent aberrant signals are counted the result is judged to be uncertain. For conventional cytogenetic analysis amniotic fluid cells have to be cultivated for 2-3 weeks. With FISH on uncultured amniocytes the result is available after 1-3 days. So waiting time which is often very stressful for the pregnant woman can be decreased and therefore the method is of special use in high risk groups. With FISH for chromosomes 13, 18 21 and XY up to 90 per cent of the chromosomal disorders expected in the second trimester can be discovered. 10-15 per cent of the abnormalities, e.g. structural aberrations cannot be diagnosed by FISH. Technical problems like failure of hybridization, to less countable nuclei or contamination of the native amniotic fluid sample with cells of maternal origin can decrease the reliability of the test significantly. In this study are represented the first 129 FISH analyses on uncultured amniotic fluid samples which were carried out at the Institut für Humangenetik in Würzburg. Following the abovementioned guidelines the different cases are divided in groups with normal, abnormal and problematic FISH results. The latter group is rather big: in only 20 per cent (n=26) of cases 50 nuclei per probe could be analysed. In 22 per cent (n=28) the result was uncertain with 10-60 per cent abnormal cells and in 26 per cent (n=33) of cases hybridization failed for at least one of the probes. 79 per cent (15/19), however, of the detectable abnormalities could be identified correctly: 5 cases of trisomy 21, of these one robertsonian translocation, 3 cases of trisomy 18, 4 cases of triploidy, 2 cases of monosomy X and one case with 48, XXY, +21. Because of failure of hybridization 2 cases of trisomy 21 and one case of trisomy 13 could not be detected. One case of trisomy 18 showed normal signal patterns. There were no false positive findings. Five structural aberrations could not be diagnosed by FISH analysis. In the following study the number of analysable nuclei, the signal patterns in the different groups, problems with hybridization or analysis, and influencing factors like indications, gestational age, colour and amount of amniotic fluid are described. In the discussion technical issues like quality of the probes, age of gestation, number of cells and the problem of maternal cell contamination are illustrated. Normal, abnormal and problematic FISH findings are related with dates and experiences of other authors in the literature. Sensitivity and specificity of the method are discussed. FISH can be a valuable tool in prenatal diagnosis in addition to the gold standard of cytogenetic analysis and especially contribute to the relief of patients, which often suffer from substantial anxietes. Because of the described limitations it cannot completely substitute the conventional technique. The decision of applying FISH and of generally applying prenatal diagnosis has to be taken by the pregnant woman. It requires full information about advantages, disadvantages and possibly consequences, which at best should be provided by a complete genetic counselling.…