肖俊园 聊城市东昌府区妇幼保健院
作者: 肖俊园
单位: 聊城市东昌府区妇幼保健院

摘要

请从尽可能多的维度比较以下技术:染色体核型分析,荧光原位杂交,染色体微阵列分析和全外显子分析

 

 

细胞基因组学实验室诊断是通过组织细胞培养进行细胞基因组分析的过程,是对细胞基因组变异导致的细胞基因组疾病诊断的主要方法,其技术主要包括染色体分析(chromosome analysis)、荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)和染色体微阵列

(chromosomal microarray,CMA)分析。通常,把传统的染色体分析也称为核型分析(karyotypeanalysis),其实验室诊断称为细胞遗传学诊断。染色体芯片分析技术包括微阵列分析(microarrayanalysis),其具体方法包括比较基因组杂交微阵列(array comparative genomic hybridization,aCGH)和单核苷酸多态性微阵列(single nucleotide polymorphism microarray,SNP-array)。

核型分析的目的是将异常染色体辨认出来,做出准确的诊断。有很多因素会影响核型分析的

准确性,其中主要包括制片、显带和染色的质量以及分析者的经验或辨认能力。染色体标本制作和核型分析是一项高度重复的工作,需要投入大量人力和时间,而且对实验操作人员的技术要求高。由于实验过程复杂且手工操作有诸多不可控的因素存在,实验室常常会因为人员的变化或季节更迭而致的环境温度、湿度的变化,导致收获结果变化,制备出的染色体

标本的重复性和一致性不好,甚至因质量不佳不能达到诊断要求的情况时有发生。

G显带的染色体核型分析依然是产前细胞遗传学诊断的金标准, 但细胞培养耗时长, 通常只能检出10 Mb以上的片段改变.

FISH的基本原理是利用DNA碱基互补配对的特点,在体外的一定条件下,使同源的DNA链或DNA-RNA单链结合成双链。FISH使用荧光标记的DNA、RNA或与mRNA互补的cDNA探针来和染色体或基因杂交,从而在中期染色体、间期核、组织切片、裂殖细胞或配子细胞上检测DNA序列。FISH的具体操作程序取决于所用探针的种类、探针标记的方法以及产品的质量。DNA的稳定性使FISH曾应用于多种临床标本,几乎任何有核细胞都可应用FISH技术。但如果细胞中的DNA已降解,例如自然流产组织和死胎组织,则难以获得满意的结果。产前诊断需要快速和准确的实验室结果。FISH在产前诊断上的应用,主要是使用α卫星探针对13号、18号、21号和X、Y染色体数目改变的筛查。其最大优点是不需要细胞培养而直接在羊水和绒毛或脐带血间期细胞上进行,仅需要1~2天就可得出结果。但目前FISH在产后诊断和肿瘤的应用更为广泛。FISH只能作为一种辅助性或应急性的染色体分析方法对产前诊断中常见的染色体病进行检测,不能单纯根据FISH结果作诊断。最后的诊断结果必须靠传统染色体核型分析。

染色体微阵列分析(chromosomal microarray,CMA),用寡核苷酸合成的探针制备微阵列,能够在一次实验中同时检测整个基因组中高达几十万甚至几百万个位点,即该检测可以涵盖全基因组范围内几乎所有的显微镜和亚显微镜水平能发现的拷贝数变异,从小的基因组片段缺失和重复、基因扩增,到大的染色体结构 重排、标记染色体和染色体非整倍性。CMA技术可被分为两大类: 单核苷酸多态性微列阵(single nucleotide polymorphismarray, SNP array)和基于微阵列芯片的比较基因组杂交(array-based comparative genomic hybridization, aCGH) 技术, 目前大多采用CNV+SNP两者结合的芯片。既可以通过检测和分析CNV诊断基因组缺失/重复/扩增导致的遗传病综合征和染色体病,也可以通过检测SNP及其基因分型诊断UPD和不平衡易位。

经过多年来对CMA的不同微阵列设计和技术平台进行的广泛临床验证和效用评估,证实了

CMA比传统细胞遗传学诊断方法具有前所未有的高分辨率和灵敏度,也比FISH、MLPA和PCR等传统分子诊断方法具有更高的检测通量和更全面、更有效的结果分析和解读。