基于基因芯片技术的产前诊断 13307130228周凯文 1、技术原理 基因芯片(微阵列CMA)是一种临床用于检测人遗传物质(DNA)的新技术,它比 传统的染色体核型分析有更高的分辨率。这种高分辨率的检测技术可以对遗传物质发 生的小片段缺失或扩增进行评估,为部分出生缺陷及发育异常病例寻找病因 微阵列CMA技术的基本原理是用大量的 Prepare Target mRNAs 涵盖染色体重要片段的DMA探针,固定于固说 RTPCR Generate Microarray 相支持物上然后与标记的样品分子杂交,通 Fluorescen Dyes 过对杂交信号的监测分析获得样品分子的 数量和序列信息。 amounts 按照探针设计原理的不同,基因芯片可 以分为比较基因组杂交芯片和SNP芯片两 Analyse 种。比较基因组杂交芯片是由比较基因组杂 →ScAN 交(CGH技术发展而来,传统的CGH是用不 同荧光分别标记患者和正常对照的基因组,均匀混合后与正常人处于分裂中期的固相 染色体杂交,而比较基因组杂交芯片是用 oligo基因组芯片代替中期染色体作为杂交 载体。SN芯片是基于人类基因组中广泛存在的单核苷酸多态性(S№)位点进行探针设 计,主要用于基因分型以及全基因组关联分型,也可以用于检测亚显微水平的拷贝数 变异(CN),即人类基因组中DNA片段大小从1Kb到数个Mb的亚微观结构改变,包 括基因组片段的缺失、插入、重复等。但由于其探针设计受SNP分布的局限,不能做 到全基因组覆盖,不能在全基因组范围内进行CNV的检测,因此其后续产品中均加入 了CN探针来弥补这一不足。 2、技术应用 微阵列CMA在胎儿超声异常时的应用在产前发现胎儿超声结构异常时,CMA的染 色体异常检出率较常规核型分析明显增高。 微阵列CMA在智力障碍产前检查中的应用。对于这些具有临床症状的先症者及其 父母的检查,可有效地分析再育患儿的风险,并可利用CMA技术进行产前诊断
基于基因芯片技术的产前诊断 13307130228 周凯文 1、技术原理 基因芯片（微阵列 CMA）是一种临床用于检测人遗传物质（DNA）的新技术，它比 传统的染色体核型分析有更高的分辨率。这种高分辨率的检测技术可以对遗传物质发 生的小片段缺失或扩增进行评估，为部分出生缺陷及发育异常病例寻找病因。 微阵列 CMA 技术的基本原理是用大量的 涵盖染色体重要片段的 DNA 探针，固定于固 相支持物上然后与标记的样品分子杂交，通 过 对杂交信号的监测分析获得样品分子的 数量和序列信息。 按照探针设计原理的不同，基因芯片可 以分为比较基因组杂交芯片和 SNP 芯片两 种。比较基因组杂交芯片是由比较基因组杂 交(CGH)技术发展而来，传统的 CGH 是用不 同荧光分别标记患者和正常对照的基因组，均匀混合后与正常人处于分裂中期的固相 染色体杂交，而比较基因组杂交芯片是用 Oligo 基因组芯片代替中期染色体作为杂交 载体。SNP 芯片是基于人类基因组中广泛存在的单核苷酸多态性(SNP)位点进行探针设 计，主要用于基因分型以及全基因组关联分型，也可以用于检测亚显微水平的拷贝数 变异（CNV），即人类基因组中 DNA 片段大小从 1Kb 到数个 Mb 的亚微观结构改变，包 括基因组片段的缺失、插入、重复等。但由于其探针设计受 SNP 分布的局限，不能做 到全基因组覆盖，不能在全基因组范围内进行 CNV 的检测，因此其后续产品中均加入 了 CNV 探针来弥补这一不足。 2、技术应用 微阵列 CMA 在胎儿超声异常时的应用在产前发现胎儿超声结构异常时，CMA 的染 色体异常检出率较常规核型分析明显增高。 微阵列 CMA 在智力障碍产前检查中的应用。对于这些具有临床症状的先症者及其 父母的检查，可有效地分析再育患儿的风险，并可利用 CMA 技术进行产前诊断
微阵列CMA在流产组织中的应用。由于CMA技术不需培养细胞,而流产或死胎组 织细胞的培养失败率高达50%,因此CMA对于分析这些病例的染色体异常十分有用 微阵列CMA在额外染色体鉴别中的应用。CMA技术可确定传统细胞核型分析中发 现的额外小标记染色体的来源 微阵列CMA在胚胎植入前遗传学诊断( preimplantiongeneticdiagnosis,PGD)中 的应用。随着单细胞全基因组扩增技术的不断改良,CMA技术稳步走向了PGD的临床 应用。由于其能对全部24条染色体进行非整倍体筛査,且具有高通量、高自动化程 度、高分辨率的优点,因此在PGD中较传统的FISH技术具有更多的优势。 3、技术优缺点 基因芯片技术相对于其他产前诊断技术在基因组结构变异检测中可以对全基因进 行高分辨率的扫描,不仅能检出染色体不平衡性变异,而且能检出CN,相对于传统 核型分析大大提高了检出率。采用未培养过的细胞直接进行检测,避免了人工培养过 程造成的异常,同时也缩短了检测时间。 基因芯片的使用使得越来越多的CN位点被发现,其中包括:在相同位点反复发生 的具有相似临床表型的N位点即病理性CN,由此一大批微缺失/微重复综合征被明 确;在正常人类基因组广泛存在的没有临床意义的良性CN/常见CNV;现阶段对人类基 组认识不完全而无法明确其临床意义的新发CNV/罕见CNV 染色体的平衡性变异,包括相互易位、倒位、插入等,由于并不涉及到遗传物质 的缺失或增加,无法用基因芯片检出。对于这类异常,染色体核型分析技术和中期染 色体的FIS技术仍然是最佳的检测手段,不但可以检出这类异常,还能提示其来源, 分析再发风险并防止再次发生 CNV临床意义的复杂性。现阶段人们对人类基因组的结构变异认识还并不完全, 些CN的临床意义尚不明确,正常人群基因组中也存在着大量的拷贝数变异
微阵列 CMA 在流产组织中的应用。由于 CMA 技术不需培养细胞，而流产或死胎组 织细胞的培养失败率高达 50%，因此 CMA 对于分析这些病例的染色体异常十分有用。 微阵列 CMA 在额外染色体鉴别中的应用。CMA 技术可确定传统细胞核型分析中发 现的额外小标记染色体的来源。 微阵列 CMA 在胚胎植入前遗传学诊断(preimplantiongeneticdiagnosis，PGD)中 的应用。随着单细胞全基因组扩增技术的不断改良，CMA 技术稳步走向了 PGD 的临床 应用。由于其能对全部 24 条染色体进行非整倍体筛查，且具有高通量、高自动化程 度、高分辨率的优点，因此在 PGD 中较传统的 FISH 技术具有更多的优势。 3、技术优缺点 基因芯片技术相对于其他产前诊断技术在基因组结构变异检测中可以对全基因进 行高分辨率的扫᧿，不仅能检出染色体不平衡性变异，而且能检出 CNV，相对于传统 核型分析大大ᨀ高了检出率。采用未培养过的细胞直接进行检测，避免了人工培养过 程造成的异常，同时也缩短了检测时间。 基因芯片的使用使得越来越多的 CNV 位点被发现，其中包括:在相同位点反复发生 的具有相似临床表型的 CNV 位点即病理性 CNV，由此一大批微缺失/微重复综合征被明 确;在正常人类基因组广泛存在的没有临床意义的良性 CNV/常见 CNV;现阶段对人类基 因组认识不完全而无法明确其临床意义的新发 CNV/罕见 CNV。 染色体的平衡性变异，包括相互易位、倒位、插入等，由于并不涉及到遗传物质 的缺失或增加，无法用基因芯片检出。对于这类异常，染色体核型分析技术和中期染 色体的 FISH 技术仍然是最佳的检测手段，不但可以检出这类异常，还能ᨀ示其来源， 分析再发风险并防止再次发生。 CNV 临床意义的复杂性。现阶段人们对人类基因组的结构变异认识还并不完全， 一些 CNV 的临床意义尚不明确，正常人群基因组中也存在着大量的拷贝数变异