Microarranjo Cromossômico e Hibridização Genômica Comparativa

A hibridização genômica comparativa (CGH) e a análise de microarranjo cromossômico são métodos citogenéticos moleculares que detectam ganhos e perdas de número de cópias genômicas, comparando um genoma teste com um genoma de referência. Ao mover a comparação para um arranjo de milhares de alvos genômicos, as abordagens baseadas em microarranjo mapeiam deleções e duplicações em todo o genoma com resoluções muito mais finas do que o bandeamento cromossômico, tornando-as uma ferramenta de alta resolução para detectar desequilíbrios submicroscópicos.

Definition

O microarranjo cromossômico com hibridização genômica comparativa é um método de análise de número de cópias no qual DNA teste e de referência, marcados diferencialmente, competem para hibridizar com alvos genômicos definidos, de modo que as razões de fluorescência revelam ganhos e perdas de material genômico em todo o genoma.

Scope

Este tópico aborda o princípio da hibridização competitiva subjacente à CGH, sua evolução da CGH em metáfase para CGH em arranjo e arranjos de SNP, quais informações de número de cópias essas plataformas fornecem e sua limitação característica em relação a rearranjos balanceados. É uma referência metodológica e não fornece orientação de manejo clínico.

Core questions

• Como a hibridização competitiva de DNA teste e de referência revela a alteração no número de cópias?
• O que a mudança da CGH em metáfase para plataformas baseadas em arranjo alterou na resolução?
• Como a CGH em arranjo e os arranjos de SNP diferem nas informações que fornecem?
• Por que o microarranjo não consegue detectar rearranjos balanceados ou mosaicismo de baixo nível?

Key concepts

• Variação do número de cópias (CNV)
• Hibridização competitiva (razão)
• CGH em metáfase versus CGH em arranjo
• Arranjo de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP)
• Resolução genômica e densidade de sonda
• Perfil de número de cópias em todo o genoma
• Detecção de regiões de homozigose (arranjos de SNP)
• Limitação para rearranjos balanceados

Mechanisms

Na hibridização genômica comparativa, o DNA teste e de referência são marcados com diferentes fluorocromos e hibridizados juntos a um alvo comum; onde o genoma teste tem um ganho ou perda de número de cópias, a razão de fluorescência se desvia do valor de referência balanceado, mapeando o desequilíbrio. No método original, o alvo era uma extensão de metáfase normal, o que limitava a resolução; substituí-lo por um arranjo de clones genômicos mapeados ou oligonucleotídeos (CGH em arranjo) aumentou a resolução em ordens de magnitude e permitiu a localização precisa de ganhos e perdas. Os arranjos de SNP interrogam adicionalmente sítios polimórficos, fornecendo informações de genótipo que podem revelar regiões de homozigose e auxiliar na detecção de dissomia uniparental. Como essas plataformas medem apenas a quantidade relativa de material genômico, elas detectam alterações desbalanceadas (deleções e duplicações) em alta resolução, mas não conseguem detectar rearranjos balanceados que não alteram o número de cópias, e têm sensibilidade limitada para mosaicismo de baixo nível.

Clinical relevance

O microarranjo cromossômico é usado para identificar ganhos e perdas de número de cópias submicroscópicos na avaliação de deficiência do desenvolvimento, anomalias congênitas e certos tipos de câncer, detectando muitos desequilíbrios abaixo da resolução do cariótipo. A orientação de consenso o recomendou como um teste de primeira linha para deficiência do desenvolvimento inexplicada ou anomalias congênitas, observando que o cariótipo ou FISH ainda é necessário quando um rearranjo balanceado é suspeito. Esta entrada descreve como os achados do microarranjo são gerados; não é uma base para decisões individuais de diagnóstico ou tratamento.

Evidence & guidelines

Uma declaração de consenso internacional liderada por Miller e colegas (2010) recomendou o microarranjo cromossômico como um teste diagnóstico clínico de primeira linha para indivíduos com deficiências do desenvolvimento ou anomalias congênitas, ao mesmo tempo em que reconheceu o papel contínuo do cariótipo para rearranjos balanceados. Os achados de número de cópias são relatados usando as convenções do Sistema Internacional para Nomenclatura Citogenômica Humana (ISCN).

History

A hibridização genômica comparativa foi introduzida por Kallioniemi e colegas em 1992 como uma forma de pesquisar alterações no número de cópias em todo o genoma de tumores sólidos usando uma única hibridização em cromossomos metafásicos. Solinas-Toldo e colegas em 1997 demonstraram a CGH baseada em matriz (arranjo), substituindo o alvo metafásico por um arranjo de clones genômicos e melhorando muito a resolução. A CGH em arranjo e, posteriormente, os arranjos de SNP, tornaram-se então ferramentas de rotina de alta resolução, e em 2010 o consenso posicionou o microarranjo cromossômico como um teste diagnóstico de primeira linha em ambientes clínicos definidos.

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

Qual é a principal vantagem do microarranjo cromossômico sobre o cariótipo?

Ele detecta ganhos e perdas de número de cópias em todo o genoma com resolução muito maior do que o bandeamento cromossômico, identificando muitas deleções e duplicações submicroscópicas que um cariótipo não consegue ver.

Por que o microarranjo pode não detectar uma translocação balanceada?

O microarranjo e a CGH medem a quantidade relativa de material genômico, então eles detectam ganhos e perdas, mas não rearranjos que movem material sem alterar o número de cópias; uma translocação balanceada, portanto, requer cariótipo ou FISH para ser detectada.