細胞遺伝学的手法と診断
細胞遺伝学的手法は、染色体の数と構造を視覚化および解釈し、先天性および後天性の遺伝性疾患の根底にあるゲイン、ロス、および再編成を検出するために使用される検査技術です。この分野では、全染色体核型分析から標的蛍光プローブ、ゲノムワイドマイクロアレイに至るまで、臨床細胞遺伝学の診断ツールキットを構成する主要な診断アプローチについて読者に解説します。
Definition
細胞遺伝学的診断とは、数値的および構造的異常を特定するために、染色体およびサブミクロスコピックなコピー数変化を検査室で分析することであり、解像度、標的特異性、およびそれぞれが検出できる異常の種類が異なる段階的な一連の技術を使用します。
Scope
この分野では、診断に用いられる主要な細胞遺伝学的手法である、染色体バンド法を用いた中期核型分析、蛍光in situハイブリダイゼーション（FISH）、比較ゲノムハイブリダイゼーションを用いた染色体マイクロアレイの原理、解像度、および補完的な役割について扱います。これらは方法論的なトピックとして、また染色体所見がどのように生成され報告されるかの参照として位置づけられており、臨床管理の指針ではありません。
Sub-topics
Core questions
- 各細胞遺伝学的手法は、どのような異常をどの解像度で検出できますか？
- 全ゲノムアプローチ（核型、マイクロアレイ）と標的アプローチ（FISH）は、どのように互いに補完し合いますか？
- マイクロアレイでは検出できないバランス型再編成は、いつどのような方法を必要としますか？
- 細胞遺伝学的所見は、検査室間でどのように標準化され報告されますか？
Key concepts
- 技術の解像度と検出限界
- 数的染色体異常と構造的染色体異常
- バランス型再編成とアンバランス型再編成
- コピー数多型（CNV）
- 全ゲノム解析と標的解析
- ヒト細胞ゲノム命名国際システム（ISCN）による報告
- 第一選択診断検査
Mechanisms
これらの方法は、解像度の段階を形成します。バンド法を用いた中期核型分析は、全ゲノムを全染色体および大規模な構造変化（通常は数メガベース）のレベルで視覚化し、バランス型再編成と倍数性を独自に明らかにします。FISHは、標識されたDNAプローブを適用して、中期または間期細胞内の特定の遺伝子座を検出または計数し、ゲノムワイドなカバー範囲を犠牲にして高い標的特異性を得ます。染色体マイクロアレイと比較ゲノムハイブリダイゼーションは、検査ゲノムを参照ゲノムと比較して、ゲノム全体のコピー数ゲインとロスをバンド法よりもはるかに高い解像度でマッピングしますが、バランス型再編成や低レベルのモザイク現象を検出できないという欠点があります。これらの方法の選択または組み合わせは、臨床上の疑問と疑われる異常の種類によって異なります。
Clinical relevance
細胞遺伝学的検査は、先天性異常、発達障害、習慣性流産、および多くの癌の評価をサポートし、その結果は遺伝カウンセリングの中心となります。コンセンサスガイドラインでは、原因不明の発達障害または先天性異常に対して染色体マイクロアレイを第一選択検査として位置づけており、核型分析とFISHも明確な役割を保持しています。この分野では、そのようなエビデンスがどのように生成され報告されるかを説明しており、個別の診断または治療の決定の根拠となるものではありません。
Evidence & guidelines
Millerら（2010）による国際声明を含む専門家のコンセンサスは、これらの方法の相対的な役割を体系化し、特定の臨床状況において染色体マイクロアレイを第一選択検査として推奨しています。標準化された報告は、ヒト細胞ゲノム命名国際システム（International System for Human Cytogenomic Nomenclature）に従います。
History
ヒト細胞遺伝学は、1956年に正しいヒト染色体数（46）が確立され、1960年代後半から1970年代初頭にかけてバンド法によって個々の染色体が識別可能になったことから始まりました。1980年代の蛍光in situハイブリダイゼーションは遺伝子座特異的な解像度を追加し、1990年代からの比較ゲノムハイブリダイゼーションとマイクロアレイは、ゲノムワイドなコピー数検出に分析を拡大し、古典的な細胞遺伝学と分子生物学を段階的に融合させました。
Key figures
- Torbjörn Caspersson
- Daniel Pinkel
- Anne Kallioniemi
- Michael Speicher
- Nigel Carter
Related topics
Seminal works
- speicher-carter-2005
- miller-2010
Frequently asked questions
- なぜ細胞遺伝学的手法は1つではなく複数あるのですか？
- 各手法は、異なる解像度で異なる種類の異常を検出します。核型分析は全ゲノムとバランス型再編成を視覚化し、FISHは高い感度で特定の遺伝子座を標的とし、マイクロアレイは高解像度でゲノム全体のコピー数変化をマッピングします。これらは互換性があるのではなく、補完的な関係にあります。
- 染色体マイクロアレイは核型分析を完全に置き換えることができますか？
- いいえ。マイクロアレイはコピー数ゲインとロスに対してはるかに高い解像度を提供しますが、核型分析で検出できるバランス型再編成（バランス型転座や逆位など）や一部の低レベルのモザイク現象を検出することはできません。