Mikroarray Kromosom dan Hibridisasi Genomik Komparatif

Hibridisasi genomik komparatif (CGH) dan analisis mikroarray kromosom adalah metode sitogenetik molekuler yang mendeteksi peningkatan dan penurunan jumlah salinan genomik dengan membandingkan genom uji dengan genom referensi. Dengan memindahkan perbandingan ke susunan ribuan target genomik, pendekatan berbasis mikroarray memetakan delesi dan duplikasi di seluruh genom pada resolusi yang jauh lebih halus daripada pewarnaan kromosom, menjadikannya alat beresolusi tinggi untuk mendeteksi ketidakseimbangan submikroskopis.

Definition

Mikroarray kromosom dengan hibridisasi genomik komparatif adalah metode analisis jumlah salinan di mana DNA uji dan referensi yang diberi label berbeda bersaing untuk berhibridisasi dengan target genomik yang ditentukan, sehingga rasio fluoresensi mengungkapkan peningkatan dan penurunan materi genomik di seluruh genom.

Scope

Topik ini mencakup prinsip hibridisasi kompetitif yang mendasari CGH, evolusinya dari CGH metafase ke CGH array dan array SNP, informasi jumlah salinan apa yang disediakan platform ini, dan keterbatasan karakteristiknya terkait penataan ulang yang seimbang. Ini adalah referensi metodologis dan tidak memberikan panduan manajemen klinis.

Core questions

• Bagaimana hibridisasi kompetitif DNA uji dan referensi mengungkapkan perubahan jumlah salinan?
• Apa yang diubah oleh perpindahan dari CGH metafase ke platform berbasis array mengenai resolusi?
• Bagaimana CGH array dan array SNP berbeda dalam informasi yang mereka berikan?
• Mengapa mikroarray tidak dapat mendeteksi penataan ulang seimbang atau mosaikisme tingkat rendah?

Key concepts

• Variasi jumlah salinan (CNV)
• Hibridisasi kompetitif (rasio)
• CGH metafase versus CGH array
• Array polimorfisme nukleotida tunggal (SNP)
• Resolusi genomik dan kepadatan probe
• Pembuatan profil jumlah salinan seluruh genom
• Deteksi daerah homozigositas (array SNP)
• Keterbatasan untuk penataan ulang seimbang

Mechanisms

Dalam hibridisasi genomik komparatif, DNA uji dan referensi diberi label dengan fluorofor yang berbeda dan dihibridisasi bersama ke target umum; di mana genom uji memiliki peningkatan atau penurunan jumlah salinan, rasio fluoresensi menyimpang dari nilai referensi yang seimbang, memetakan ketidakseimbangan tersebut. Dalam metode aslinya, targetnya adalah sebaran metafase normal, yang membatasi resolusi; menggantinya dengan susunan klon genomik atau oligonukleotida yang dipetakan (CGH array) meningkatkan resolusi berkali-kali lipat dan memungkinkan lokalisasi peningkatan dan penurunan yang tepat. Array SNP juga menginterogasi situs polimorfik, memberikan informasi genotipe yang dapat mengungkapkan daerah homozigositas dan membantu deteksi disomi uniparental. Karena platform ini hanya mengukur jumlah relatif materi genomik, mereka mendeteksi perubahan tidak seimbang (delesi dan duplikasi) pada resolusi tinggi tetapi tidak dapat mendeteksi penataan ulang seimbang yang tidak mengubah jumlah salinan, dan mereka memiliki sensitivitas terbatas untuk mosaikisme tingkat rendah.

Clinical relevance

Mikroarray kromosom digunakan untuk mengidentifikasi peningkatan dan penurunan jumlah salinan submikroskopis dalam evaluasi disabilitas perkembangan, anomali kongenital, dan kanker tertentu, mendeteksi banyak ketidakseimbangan di bawah resolusi kariotipe. Panduan konsensus telah merekomendasikannya sebagai tes lini pertama untuk disabilitas perkembangan atau anomali kongenital yang tidak dapat dijelaskan, sambil mencatat bahwa kariotipe atau FISH tetap diperlukan ketika penataan ulang seimbang dicurigai. Entri ini menjelaskan bagaimana temuan mikroarray dihasilkan; ini bukan dasar untuk keputusan diagnostik atau pengobatan individu.

Evidence & guidelines

Pernyataan konsensus internasional yang dipimpin oleh Miller dan rekan (2010) merekomendasikan mikroarray kromosom sebagai tes diagnostik klinis lini pertama untuk individu dengan disabilitas perkembangan atau anomali kongenital, sambil mengakui peran berkelanjutan kariotipe untuk penataan ulang seimbang. Temuan jumlah salinan dilaporkan menggunakan konvensi International System for Human Cytogenomic Nomenclature (ISCN).

History

Hibridisasi genomik komparatif diperkenalkan oleh Kallioniemi dan rekan pada tahun 1992 sebagai cara untuk mensurvei perubahan jumlah salinan di seluruh genom tumor padat menggunakan satu hibridisasi ke kromosom metafase. Solinas-Toldo dan rekan pada tahun 1997 mendemonstrasikan CGH berbasis matriks (array), menggantikan target metafase dengan susunan klon genomik dan sangat meningkatkan resolusi. CGH array dan, kemudian, array SNP kemudian menjadi alat beresolusi tinggi yang rutin, dan pada tahun 2010 konsensus telah menempatkan mikroarray kromosom sebagai tes diagnostik lini pertama dalam pengaturan klinis yang ditentukan.

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

Apa keuntungan utama mikroarray kromosom dibandingkan kariotipe?

Ini mendeteksi peningkatan dan penurunan jumlah salinan di seluruh genom pada resolusi yang jauh lebih tinggi daripada pewarnaan kromosom, mengidentifikasi banyak delesi dan duplikasi submikroskopis yang tidak dapat dilihat oleh kariotipe.

Mengapa mikroarray dapat melewatkan translokasi seimbang?

Mikroarray dan CGH mengukur jumlah relatif materi genomik, sehingga mereka mendeteksi peningkatan dan penurunan tetapi bukan penataan ulang yang memindahkan materi tanpa mengubah jumlah salinan; oleh karena itu, translokasi seimbang memerlukan kariotipe atau FISH untuk dideteksi.