Цитогенетические методы и диагностика
Цитогенетические методы — это лабораторные методы, используемые для визуализации и интерпретации количества и структуры хромосом, а также для выявления приобретений, потерь и перестроек, лежащих в основе конституциональных и приобретенных генетических заболеваний. Эта область знакомит читателя с основными диагностическими подходами, от кариотипирования целых хромосом с помощью флуоресцентных зондов до полногеномного микрочипового анализа, которые вместе составляют диагностический инструментарий клинической цитогенетики.
Definition
Цитогенетическая диагностика — это лабораторный анализ хромосом и субмикроскопических изменений числа копий для выявления числовых и структурных аномалий с использованием градуированного набора методов, которые различаются по разрешающей способности, специфичности мишени и типу аномалии, которую каждый из них может обнаружить.
Scope
Эта область охватывает принципы, разрешающую способность и взаимодополняющие роли основных цитогенетических методов, используемых в диагностике: метафазное кариотипирование с окрашиванием хромосом, флуоресцентную гибридизацию in situ (FISH) и хромосомный микрочиповый анализ со сравнительной геномной гибридизацией. Она рассматривает их как методологические темы и как справочник по тому, как генерируются и сообщаются хромосомные данные, а не как руководство по клиническому ведению.
Sub-topics
Core questions
- Какие аномалии может обнаружить каждый цитогенетический метод и с каким разрешением?
- Как полногеномные (кариотип, микрочиповый анализ) и таргетные (FISH) подходы дополняют друг друга?
- Когда сбалансированная перестройка требует метода, который микрочиповый анализ не может обнаружить?
- Как цитогенетические данные стандартизируются и сообщаются в разных лабораториях?
Key concepts
- Разрешающая способность и предел обнаружения метода
- Числовая по сравнению со структурной хромосомной аномалией
- Сбалансированная по сравнению с несбалансированной перестройкой
- Вариации числа копий (CNV)
- Полногеномный по сравнению с таргетным анализом
- Отчетность по Международной системе номенклатуры цитогеномики человека (ISCN)
- Диагностическое тестирование первой линии
Mechanisms
Эти методы образуют лестницу разрешающей способности. Метафазное кариотипирование с окрашиванием визуализирует весь геном на уровне целых хромосом и крупных структурных изменений (обычно несколько мегабаз) и уникальным образом выявляет сбалансированные перестройки и плоидность. FISH применяет меченые ДНК-зонды для обнаружения или подсчета специфических локусов в метафазных или интерфазных клетках, обменивая полногеномное покрытие на высокую специфичность мишени. Хромосомный микрочиповый анализ и сравнительная геномная гибридизация сравнивают исследуемый геном с референсным для картирования приобретений и потерь числа копий по всему геному с гораздо более высоким разрешением, чем окрашивание, ценой невозможности обнаружения сбалансированных перестроек или низкоуровневого мозаицизма. Выбор между ними или их комбинация зависит от клинического вопроса и типа предполагаемой аномалии.
Clinical relevance
Цитогенетическое тестирование поддерживает оценку врожденных аномалий, задержки развития, рецидивирующих потерь беременности и многих видов рака, а его результаты имеют центральное значение для генетического консультирования. Консенсусное руководство позиционирует хромосомный микрочиповый анализ как тест первой линии для необъяснимой задержки развития или врожденных аномалий, в то время как кариотипирование и FISH сохраняют определенные роли. Эта область описывает, как такие данные генерируются и сообщаются; она не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.
Evidence & guidelines
Профессиональный консенсус, включая международное заявление Миллера и соавторов (2010), кодифицировал относительные роли этих методов и рекомендовал хромосомный микрочиповый анализ в качестве теста первой линии в определенных клинических условиях. Стандартизированная отчетность соответствует Международной системе номенклатуры цитогеномики человека.
History
Цитогенетика человека началась после того, как в 1956 году было установлено правильное число хромосом человека (46), а методы окрашивания в конце 1960-х и начале 1970-х годов сделали возможным идентификацию отдельных хромосом. Флуоресцентная гибридизация in situ в 1980-х годах добавила разрешение, специфичное для локуса, а сравнительная геномная гибридизация и микрочиповый анализ с 1990-х годов расширили анализ до полногеномного обнаружения числа копий, постепенно объединяя классическую цитогенетику с молекулярной биологией.
Key figures
- Torbjörn Caspersson
- Daniel Pinkel
- Anne Kallioniemi
- Michael Speicher
- Nigel Carter
Related topics
Seminal works
- speicher-carter-2005
- miller-2010
Frequently asked questions
- Почему существует несколько цитогенетических методов, а не один?
- Каждый метод обнаруживает разные виды аномалий с разным разрешением: кариотипирование видит весь геном и сбалансированные перестройки, FISH нацелен на специфические локусы с высокой чувствительностью, а микрочиповый анализ картирует изменения числа копий по всему геному с высоким разрешением. Они дополняют друг друга, а не взаимозаменяемы.
- Может ли хромосомный микрочиповый анализ полностью заменить кариотип?
- Нет. Микрочиповый анализ предлагает гораздо более высокое разрешение для приобретений и потерь числа копий, но он не может обнаружить сбалансированные перестройки (такие как сбалансированные транслокации или инверсии) или некоторые формы низкоуровневого мозаицизма, которые может выявить кариотип.