गुणसूत्र माइक्रोएरे और तुलनात्मक जीनोमिक संकरण

तुलनात्मक जीनोमिक संकरण (CGH) और गुणसूत्र माइक्रोएरे विश्लेषण आणविक साइटोजेनेटिक विधियाँ हैं जो एक परीक्षण जीनोम की एक संदर्भ के विरुद्ध तुलना करके जीनोमिक कॉपी-संख्या लाभ और हानि का पता लगाती हैं। हजारों जीनोमिक लक्ष्यों की एक सरणी पर तुलना को स्थानांतरित करके, माइक्रोएरे-आधारित दृष्टिकोण पूरे जीनोम में विलोपन और दोहराव को गुणसूत्र बैंडिंग की तुलना में कहीं अधिक सूक्ष्म संकल्पों पर मैप करते हैं, जिससे वे उपसूक्ष्म असंतुलन का पता लगाने के लिए एक उच्च-संकल्प उपकरण बन जाते हैं।

Definition

तुलनात्मक जीनोमिक संकरण के साथ गुणसूत्र माइक्रोएरे एक कॉपी-संख्या विश्लेषण विधि है जिसमें अलग-अलग लेबल किए गए परीक्षण और संदर्भ डीएनए परिभाषित जीनोमिक लक्ष्यों से संकरण करने के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं, ताकि प्रतिदीप्ति अनुपात पूरे जीनोम में जीनोमिक सामग्री के लाभ और हानि को प्रकट कर सकें।

Scope

यह विषय CGH के अंतर्निहित प्रतिस्पर्धी संकरण के सिद्धांत, मेटाफ़ेज़ CGH से एरे CGH और SNP एरेज़ तक इसके विकास, ये प्लेटफ़ॉर्म क्या कॉपी-संख्या जानकारी प्रदान करते हैं, और संतुलित पुनर्व्यवस्था के संबंध में उनकी विशिष्ट सीमा को शामिल करता है। यह एक कार्यप्रणाली संदर्भ है और नैदानिक प्रबंधन मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• परीक्षण और संदर्भ डीएनए का प्रतिस्पर्धी संकरण कॉपी-संख्या परिवर्तन को कैसे प्रकट करता है?
• मेटाफ़ेज़ CGH से एरे-आधारित प्लेटफ़ॉर्म में जाने से संकल्प के बारे में क्या बदला?
• एरे CGH और SNP एरेज़ उनके द्वारा प्रदान की जाने वाली जानकारी में कैसे भिन्न होते हैं?
• माइक्रोएरे संतुलित पुनर्व्यवस्था या निम्न-स्तरीय मोज़ेकवाद का पता क्यों नहीं लगा सकता है?

Key concepts

• कॉपी-संख्या भिन्नता (CNV)
• प्रतिस्पर्धी (अनुपात) संकरण
• मेटाफ़ेज़ CGH बनाम एरे CGH
• एकल-न्यूक्लियोटाइड पॉलीमॉर्फिज्म (SNP) एरे
• जीनोमिक संकल्प और प्रोब घनत्व
• जीनोम-व्यापी कॉपी-संख्या प्रोफाइलिंग
• समरूपता के क्षेत्रों का पता लगाना (SNP एरेज़)
• संतुलित पुनर्व्यवस्थाओं के लिए सीमा

Mechanisms

तुलनात्मक जीनोमिक संकरण में, परीक्षण और संदर्भ डीएनए को विभिन्न फ्लोरोफोरस के साथ लेबल किया जाता है और एक सामान्य लक्ष्य पर एक साथ संकरित किया जाता है; जहां परीक्षण जीनोम में कॉपी-संख्या लाभ या हानि होती है, प्रतिदीप्ति अनुपात संतुलित संदर्भ मान से विचलित होता है, जिससे असंतुलन का मानचित्रण होता है। मूल विधि में लक्ष्य एक सामान्य मेटाफ़ेज़ स्प्रेड था, जिसने संकल्प को सीमित कर दिया; इसे मैप किए गए जीनोमिक क्लोन या ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स (एरे CGH) की एक सरणी से बदलने से संकल्प कई गुना बढ़ गया और लाभ और हानि का सटीक स्थानीयकरण संभव हो गया। SNP एरेज़ अतिरिक्त रूप से पॉलीमॉर्फिक साइटों की जांच करते हैं, जीनोटाइप जानकारी प्रदान करते हैं जो समरूपता के क्षेत्रों को प्रकट कर सकते हैं और एकपैतृक डिसोमी (uniparental disomy) का पता लगाने में सहायता कर सकते हैं। क्योंकि ये प्लेटफ़ॉर्म केवल जीनोमिक सामग्री की सापेक्ष मात्रा को मापते हैं, वे उच्च संकल्प पर असंतुलित परिवर्तनों (विलोपन और दोहराव) का पता लगाते हैं लेकिन संतुलित पुनर्व्यवस्थाओं का पता नहीं लगा सकते हैं जो कॉपी संख्या को नहीं बदलते हैं, और उनमें निम्न-स्तरीय मोज़ेकवाद (mosaicism) के लिए सीमित संवेदनशीलता होती है।

Clinical relevance

गुणसूत्र माइक्रोएरे का उपयोग विकासात्मक अक्षमता, जन्मजात विसंगतियों और कुछ कैंसर के मूल्यांकन में उपसूक्ष्म कॉपी-संख्या लाभ और हानि की पहचान करने के लिए किया जाता है, जो कैरियोटाइपिंग के संकल्प से नीचे कई असंतुलन का पता लगाता है। आम सहमति मार्गदर्शन ने इसे अस्पष्टीकृत विकासात्मक अक्षमता या जन्मजात विसंगतियों के लिए पहली-पंक्ति परीक्षण के रूप में अनुशंसित किया है, जबकि यह ध्यान दिया है कि जब एक संतुलित पुनर्व्यवस्था का संदेह होता है तो कैरियोटाइपिंग या FISH की अभी भी आवश्यकता होती है। यह प्रविष्टि बताती है कि माइक्रोएरे निष्कर्ष कैसे उत्पन्न होते हैं; यह व्यक्तिगत नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

मिलर और सहकर्मियों (2010) के नेतृत्व में एक अंतरराष्ट्रीय आम सहमति बयान ने विकासात्मक अक्षमताओं या जन्मजात विसंगतियों वाले व्यक्तियों के लिए गुणसूत्र माइक्रोएरे को पहली-पंक्ति नैदानिक परीक्षण के रूप में अनुशंसित किया, जबकि संतुलित पुनर्व्यवस्थाओं के लिए कैरियोटाइपिंग की निरंतर भूमिका को मान्यता दी। कॉपी-संख्या निष्कर्षों की रिपोर्ट इंटरनेशनल सिस्टम फॉर ह्यूमन साइटोजेनोमिक नोमेनक्लेचर (ISCN) सम्मेलनों का उपयोग करके की जाती है।

History

तुलनात्मक जीनोमिक संकरण को कल्लिओनिमी और सहकर्मियों द्वारा 1992 में ठोस ट्यूमर के जीनोम में कॉपी-संख्या परिवर्तनों का सर्वेक्षण करने के तरीके के रूप में पेश किया गया था, जिसमें मेटाफ़ेज़ गुणसूत्रों के लिए एक एकल संकरण का उपयोग किया गया था। सोलिनास-टोल्डो और सहकर्मियों ने 1997 में मैट्रिक्स- (एरे-) आधारित CGH का प्रदर्शन किया, जिसमें मेटाफ़ेज़ लक्ष्य को जीनोमिक क्लोन की एक सरणी से बदल दिया गया और संकल्प में बहुत सुधार हुआ। एरे CGH और, बाद में, SNP एरेज़ तब नियमित उच्च-संकल्प उपकरण बन गए, और 2010 तक आम सहमति ने गुणसूत्र माइक्रोएरे को परिभाषित नैदानिक सेटिंग्स में पहली-पंक्ति नैदानिक परीक्षण के रूप में स्थापित कर दिया था।

Key figures

• Anne Kallioniemi
• Daniel Pinkel
• Joe W. Gray
• Peter Lichter
• David T. Miller

Seminal works

• kallioniemi-1992
• solinas-toldo-1997
• miller-2010

Frequently asked questions

कैरियोटाइपिंग पर गुणसूत्र माइक्रोएरे का मुख्य लाभ क्या है?

यह गुणसूत्र बैंडिंग की तुलना में बहुत अधिक संकल्प पर पूरे जीनोम में कॉपी-संख्या लाभ और हानि का पता लगाता है, कई उपसूक्ष्म विलोपन और दोहराव की पहचान करता है जिन्हें कैरियोटाइप नहीं देख सकता है।

माइक्रोएरे एक संतुलित स्थानान्तरण (translocation) को क्यों छोड़ सकता है?

माइक्रोएरे और CGH जीनोमिक सामग्री की सापेक्ष मात्रा को मापते हैं, इसलिए वे लाभ और हानि का पता लगाते हैं लेकिन उन पुनर्व्यवस्थाओं का नहीं जो कॉपी संख्या को बदले बिना सामग्री को स्थानांतरित करती हैं; इसलिए एक संतुलित स्थानान्तरण का पता लगाने के लिए कैरियोटाइपिंग या FISH की आवश्यकता होती है।