生命科學的發展，生物技術的進步使我們對疾病本質的認識不斷地深入，也使我們擁有更多新的治療方法和藥物應對疾病的威脅。如何準確有效地利用這些新的治療方法和藥物治愈疾病是我們迫切需要研究的內容。如何對疾病進行正確的分型和診斷卻是上述工作的基礎。只有全面地把握病情，并在此基礎上進行準確的判斷和分析，才能為病患制定及時有效的治療方案。因此我們要求疾病的診斷工作能提供更為準確和及時的結果。而古老的“望、聞、問、切”和傳統的常規手段已遠遠無法滿足我們對疾病診斷的要求，迫切需要將新的技術引入疾病診斷領域。
熒光原位雜交技術(Florescence In-Situ Hybridization簡稱FISH)是一種利用非放射性的熒光信號對原位雜交樣本進行檢測的技術。它將熒光信號的高靈敏度、安全性，熒光信號的直觀性和原位雜交的高準確性結合起來，通過熒光標記的DNA探針與待測樣本的DNA進行原位雜交，在熒光顯微鏡下對熒光信號進行辨別和計數，從而對染色體或基因異常的細胞、組織樣本進行檢測和診斷，為各種基因相關疾病的分型、預前和預后提供準確的依據。自20世紀80年代末，Pinkel和Heiles將FISH技術引入染色體檢測領域后，FISH技術就在臨床診斷及科研工作中得到了廣泛的運用，顯示出與一些傳統技術相比的明顯優勢。
與傳統的免疫組織化學法（IHC）相比，FISH具有良好的穩定性和可重復性。目前免疫組織化學法正廣泛應用于腫瘤等多個領域的臨床診斷。免疫組化的檢測對象是疾病相關的蛋白。由于蛋白的表達和本身的構象受各種因素的影響很大（例如酸、堿和變性劑），檢測條件的穩定性對檢測結果至關重要。此外，免疫組化檢測結果的判斷依賴于檢測者對顯色結果的主觀判斷，對于一些弱陽性的結果，不同的檢測者容易產生分歧。上述的因素都可能影響醫生對病情的最終診斷。熒光原位雜交技術檢測的對象是細胞中的DNA，致密的雙螺旋結構使DNA可以歷經千百萬年而依然保持良好，其結構穩定，不易被環境條件影響，為熒光原位雜交技術的穩定提供了良好的基礎。此外，熒光原位雜交結果的判定借助于對熒光的顏色判斷和信號計數，客觀地量化了檢測地結果。如果借助于相應的FISH操作系統（例如Abbott-Vysis公司的Hybrit雜交儀和VP2000樣本預處理系統）和染色體成像系統（例如AI公司的CytoVision）就能實現整個FISH操作的自動化，最大限度的降低操作者和檢測者的主觀因素，確保結果的準確性。
PCR由于靈敏度高，操作簡便快捷是近年來應用比較多的基因診斷技術，但PCR診斷技術的假陰性和假陽性的比例較高，對同一樣本也只能作一次分析，不能重復實驗結果。隨著探針技術的不斷發展，FISH目前的靈敏度已經接近或達到PCR的水平，并能很好彌補PCR技術的局限。FISH技術不僅有極低的假陽性、假陰性的比例（以Abbott-Vysis的產前診斷探針為例，29,000例的使用結果證實正確率高達99.9％），還能對同一樣本進行多次的FISH操作以及利用不同顏色的熒光探針一次檢測多個染色體或基因的異常，大大節省了檢測的時間。此外，通過FISH可以對染色體或特定基因的數目異常，特定片斷的缺失、易位和重排進行診斷研究。
熒光原位雜交技術目前已經廣泛應用在產前及植入前、腫瘤的預前和預后以及血液類疾病的診斷分型領域。
1、熒光原位雜交技術在產前/植入前診斷中的應用
染色體疾病是一類由染色體異常引起的遺傳性疾病，目前的種類已經超過1000多種。例如21號染色體三倍體引起的Down綜合癥使得患者發育遲緩、智力低下，13號染色體的三倍體使患者智力嚴重缺陷且伴有兔唇。各種染色體疾病在人群中的爆發率相當高，僅在新生兒中，發病率就高達7.3‰，而18號染色體三倍體所引發的Edward綜合癥在人群中的爆發率也高達1/2000。因此，有必要在出生前對胎兒進行產前診斷，及時發現異常胎兒，并辨明胎兒所患染色體疾病的種類，從而采取相應的措施。研究表明13、18、21、X和Y染色體異常所引起的疾病占新生兒染色體疾病的85%-90%。通過上述五條染色體的分析，我們就可以對目前新生兒常見的Down、Patau、Klinefelter、Edward和Turner綜合癥進行分型診斷。傳統的產前診斷，以羊水細胞的核型分析為主。根據羊水中期細胞染色體的形狀和帶型，將染色體進行配對，制成染色體圖譜，以此對染色體疾病進行診斷。核型分析需要大量的中期細胞，為此在取得羊水細胞后，需要將細胞培養7－21天。漫長的等待時間既不利于及時診斷，也對被檢測者造成巨大的心理壓力。此外，核型分析僅能診斷染色體數目和大片斷的異常，對小片斷的缺失無能為力。FISH技術作為準確而快捷的分子診斷工具，在產前診斷領域的優勢非常明顯：對被測細胞并無特殊的要求，可以做到即取即測，整個過程僅需19個小時，利用不同顏色的熒光探針還可以同時檢測多條染色體的異常。以首個通過美國FDA認證的Abbott-Vysis公司產AneuVysion多色DNA探針試劑盒為例，利用5種不同顏色的熒光探針能同時檢測13、18、21、X和Y染色體的異常，一次FISH檢測僅需要16個小時，對染色體異常樣本的檢測正確率達到99.9%，對于染色體正常樣本的檢測正確率達到100％。
近年來，隨著體外授精(in vitro fertilization, IVF)技術，精子細胞漿內注射(intracytoplasmic sperm injection, ICSI)技術的成熟，越來越多的患不孕癥的夫婦選擇體外受精。但是各種藥物的使用和產婦的高齡使得體外受精的胎兒獲得染色體疾病的風險高于一般的胎兒。因此必須對體外受精獲得的受精卵進行植入前遺傳病診斷(preimplantation genetic diagnosis, PGD)。植入前診斷的對象是體外受精獲得的生殖細胞或胚胎細胞，主要有以下三種來源：極體細胞、卵裂球細胞及囊胚期細胞。目前植入前診斷主要以卵裂球細胞為對象。為了避免卵裂球細胞取材過多影響胚胎的發育，每個胚胎只能取得2個細胞進行植入前診斷，技術要求非常高。FISH技術在該領域，同樣獲得了良好的效果。Abbott-Vysis公司開發的MultiVysion PGT試劑盒是首個通過美國FDA認證，應用于植入前診斷的產品。該試劑盒利用帶有五種不同熒光的探針，一次性檢測單個卵裂球細胞染色體的正/異常。臨床使用結果證明該試劑盒對異常細胞的檢出率高達99.9%。隨著該技術的不斷成熟，已逐漸成為產前/植入前臨床診斷領域的主要手段。
2、熒光原位雜交技術在腫瘤疾病分型診斷領域的應用
隨著生命科學研究的深入，我們已經開發了許多針對腫瘤的有效藥物。但是這些藥物的使用依賴于對患者病情準確而及時地診斷。目前傳統的腫瘤診斷手段是免疫組織化學的方法，即利用抗原－抗體的顯色反應，對腫瘤相關蛋白進行檢測。最終根據組織樣本中蛋白顯色反應的不同診斷患者的病情。由于蛋白本身的不穩定性和結果判定的主觀性，致使免疫組織化學的檢測結果容易受病理以外的因素影響。例如對于乳腺癌，致病機理很多，市面上已經有一些針對與淋巴結組織中Her-2基因過表達相關的乳腺癌治療藥物，因此檢測Her-2基因不僅具有一般的診斷意義，更直接影響醫生的用藥及整個治療方案。面對Her-2蛋白免疫組織化學的檢測結果，醫生經常為弱陽性結果的判定而苦惱不已。研究表明，Her-2基因的過表達往往伴隨著Her-2基因的大量擴增；而在Her-2蛋白沒有過表達的組織中，不存在Her-2基因的大量擴增。于是Abbott-Vysis公司設計了PathVysion Her-2 FISH檢測試劑盒，利用橘紅的HER-2基因熒光信號和17號染色體的綠色熒光信號對患者的淋巴結組織石蠟樣本進行檢測。檢測者只需計算橘紅的HER-2基因熒光信號和17號染色體的綠色熒光信號數目的比值，很容易做出判斷，制定合適的藥物或其它治療方案。該試劑盒的使用不但避免了傳統的免疫組織化學檢測中對操作者經驗和技能的極高要求，還第一次將直標型探針引入了石蠟的組織樣本，大大擴增了熒光原位雜交技術的應用范圍。出于同樣的目的，Abbott-Vysis公司為膀胱癌患者設計的UroVysion檢測試劑盒，利用四種不同的探針，不但彌補了傳統檢測技術的缺陷，這種檢測對象為尿液的非侵入性的診斷技術，不會對患者本身造成損傷，保證了膀胱癌的預前和預后診斷。此外，Abbott-Vysis公司還將熒光原位雜交引入了前列腺癌和肺癌診斷領域，不斷推出新的產品。
3、熒光原位雜交技術在白血病分型診斷領域的應用
白血病在我國被列為十大高發性腫瘤之一，在我國的北方爆發率尤其高。白血病可分為急性/慢性粒細胞白血病和急性/慢性淋巴細胞白血病。隨著研究的深入，我們逐漸發現上述白血病與染色體上特定片斷的缺失、易位和重排有關。不同類型的白血病病發機理和治療方案不盡相同。因此準確地對上述白血病進行分型診斷對于制定相應的治療方案至關重要。由于白血病的病發涉及了染色體和基因水平的變化，常規的檢測手段對此無能為力。目前該領域的主要診斷手段就是熒光原位雜交技術技術。只要設計出相應基因、染色體的探針，熒光原位雜交技術就能直觀地反映染色體和基因的異常情況。例如，研究表明慢粒主要與費城染色體的產生有關。研究9號和22號染色體間易位和重排不但有助于我們了解慢粒的形成機理，而且是我們判斷慢粒并制定相應的治療方案的依據。但是目前的常規細胞生物學研究手段無法滿足我們的需要，Abbott-Vysis公司的LSI BCR/ABL系列探針，利用橘紅和綠色的探針，能一次性檢測費城染色體的存在，并利用該系列中不同的探針設計可以直觀地反映出相關染色體的斷裂和重組的情況。此外，該公司還提供各種白血病、淋巴瘤診斷的探針，以及能準確反映染色體上片斷易位和重排的全染色體涂抹熒光探針（WCP），反映染色體上特定片斷缺失或過量擴增的LSI系列探針。利用這些工具，大大加速了這些疾病分子機制的研究。
隨著FISH相關技術M-FISH、CGH等的不斷發展，以及近年來微陣列技術（Microarray）的不斷成熟，Abbott-Vysis公司還推出了世界上第一個染色體組芯片GenoSensor Array 300，將287個疾病相關的基因集成在一張芯片上，通過一次掃描即能檢測287個疾病相關基因的正/異常，使大規模篩查基因相關疾病成為了可能。我們相信，FISH技術作為直觀的基因、染色體檢測技術，必將在臨床的疾病診斷中發揮更大的作用。