Vi mảng nhiễm sắc thể và Lai ghép bộ gen so sánh

Lai ghép bộ gen so sánh (CGH) và phân tích vi mảng nhiễm sắc thể là các phương pháp di truyền tế bào phân tử phát hiện sự tăng và mất số lượng bản sao bộ gen bằng cách so sánh bộ gen thử nghiệm với một bộ gen tham chiếu. Bằng cách chuyển việc so sánh sang một mảng gồm hàng nghìn mục tiêu bộ gen, các phương pháp dựa trên vi mảng lập bản đồ các đoạn mất và đoạn lặp trên toàn bộ bộ gen với độ phân giải cao hơn nhiều so với kỹ thuật nhuộm băng nhiễm sắc thể, biến chúng thành một công cụ có độ phân giải cao để phát hiện các mất cân bằng dưới kính hiển vi.

Definition

Vi mảng nhiễm sắc thể với lai ghép bộ gen so sánh là một phương pháp phân tích số lượng bản sao, trong đó DNA thử nghiệm và DNA tham chiếu được đánh dấu khác nhau cạnh tranh để lai ghép với các mục tiêu bộ gen xác định, sao cho tỷ lệ huỳnh quang cho thấy sự tăng và mất vật liệu bộ gen trên toàn bộ bộ gen.

Scope

Chủ đề này bao gồm nguyên lý lai ghép cạnh tranh làm nền tảng cho CGH, sự phát triển của nó từ CGH pha giữa đến CGH mảng và mảng SNP, thông tin về số lượng bản sao mà các nền tảng này cung cấp, và hạn chế đặc trưng của chúng đối với các tái sắp xếp cân bằng. Đây là một tài liệu tham khảo về phương pháp luận và không cung cấp hướng dẫn quản lý lâm sàng.

Core questions

• Lai ghép cạnh tranh của DNA thử nghiệm và DNA tham chiếu tiết lộ sự thay đổi số lượng bản sao như thế nào?
• Việc chuyển từ CGH pha giữa sang các nền tảng dựa trên mảng đã thay đổi độ phân giải như thế nào?
• CGH mảng và mảng SNP khác nhau như thế nào về thông tin chúng cung cấp?
• Tại sao vi mảng không thể phát hiện các tái sắp xếp cân bằng hoặc thể khảm mức độ thấp?

Key concepts

• Biến thể số lượng bản sao (CNV)
• Lai ghép cạnh tranh (tỷ lệ)
• CGH pha giữa so với CGH mảng
• Mảng đa hình đơn nucleotide (SNP)
• Độ phân giải bộ gen và mật độ đầu dò
• Lập hồ sơ số lượng bản sao toàn bộ bộ gen
• Phát hiện các vùng đồng hợp tử (mảng SNP)
• Hạn chế đối với các tái sắp xếp cân bằng

Mechanisms

Trong lai ghép bộ gen so sánh, DNA thử nghiệm và DNA tham chiếu được đánh dấu bằng các chất huỳnh quang khác nhau và được lai ghép cùng nhau với một mục tiêu chung; khi bộ gen thử nghiệm có sự tăng hoặc mất số lượng bản sao, tỷ lệ huỳnh quang sẽ lệch khỏi giá trị tham chiếu cân bằng, lập bản đồ sự mất cân bằng. Trong phương pháp ban đầu, mục tiêu là một tiêu bản pha giữa bình thường, điều này hạn chế độ phân giải; việc thay thế nó bằng một mảng các bản sao hoặc oligonucleotide bộ gen đã được lập bản đồ (CGH mảng) đã nâng cao độ phân giải lên nhiều bậc và cho phép định vị chính xác các đoạn tăng và mất. Mảng SNP bổ sung khảo sát các vị trí đa hình, cung cấp thông tin kiểu gen có thể tiết lộ các vùng đồng hợp tử và hỗ trợ phát hiện dị bội đơn cha mẹ (uniparental disomy). Bởi vì các nền tảng này chỉ đo lượng vật liệu bộ gen tương đối, chúng phát hiện các thay đổi không cân bằng (đoạn mất và đoạn lặp) với độ phân giải cao nhưng không thể phát hiện các tái sắp xếp cân bằng không làm thay đổi số lượng bản sao, và chúng có độ nhạy hạn chế đối với thể khảm mức độ thấp.

Clinical relevance

Vi mảng nhiễm sắc thể được sử dụng để xác định sự tăng và mất số lượng bản sao dưới kính hiển vi trong đánh giá khuyết tật phát triển, dị tật bẩm sinh và một số bệnh ung thư, phát hiện nhiều mất cân bằng dưới độ phân giải của kỹ thuật nhiễm sắc thể đồ. Hướng dẫn đồng thuận đã khuyến nghị đây là xét nghiệm hàng đầu cho khuyết tật phát triển không giải thích được hoặc dị tật bẩm sinh, đồng thời lưu ý rằng kỹ thuật nhiễm sắc thể đồ hoặc FISH vẫn cần thiết khi nghi ngờ có tái sắp xếp cân bằng. Mục này mô tả cách tạo ra các phát hiện từ vi mảng; nó không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Một tuyên bố đồng thuận quốc tế do Miller và các đồng nghiệp (2010) dẫn đầu đã khuyến nghị vi mảng nhiễm sắc thể là xét nghiệm chẩn đoán lâm sàng hàng đầu cho những người mắc khuyết tật phát triển hoặc dị tật bẩm sinh, đồng thời công nhận vai trò tiếp tục của kỹ thuật nhiễm sắc thể đồ đối với các tái sắp xếp cân bằng. Các phát hiện về số lượng bản sao được báo cáo bằng cách sử dụng các quy ước của Hệ thống Quốc tế về Danh pháp Di truyền Tế bào Người (ISCN).

History

Lai ghép bộ gen so sánh được Kallioniemi và các đồng nghiệp giới thiệu vào năm 1992 như một cách để khảo sát các thay đổi số lượng bản sao trên toàn bộ bộ gen của các khối u rắn bằng cách sử dụng một lần lai ghép duy nhất với nhiễm sắc thể pha giữa. Solinas-Toldo và các đồng nghiệp vào năm 1997 đã chứng minh CGH dựa trên ma trận (mảng), thay thế mục tiêu pha giữa bằng một mảng các bản sao bộ gen và cải thiện đáng kể độ phân giải. CGH mảng và sau đó là mảng SNP đã trở thành các công cụ độ phân giải cao thường quy, và đến năm 2010, sự đồng thuận đã định vị vi mảng nhiễm sắc thể là xét nghiệm chẩn đoán hàng đầu trong các môi trường lâm sàng xác định.

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

Ưu điểm chính của vi mảng nhiễm sắc thể so với kỹ thuật nhiễm sắc thể đồ là gì?

Nó phát hiện sự tăng và mất số lượng bản sao trên toàn bộ bộ gen với độ phân giải cao hơn nhiều so với kỹ thuật nhuộm băng nhiễm sắc thể, xác định nhiều đoạn mất và đoạn lặp dưới kính hiển vi mà nhiễm sắc thể đồ không thể nhìn thấy.

Tại sao vi mảng có thể bỏ sót một chuyển đoạn cân bằng?

Vi mảng và CGH đo lượng vật liệu bộ gen tương đối, vì vậy chúng phát hiện sự tăng và mất nhưng không phát hiện các tái sắp xếp di chuyển vật liệu mà không làm thay đổi số lượng bản sao; do đó, một chuyển đoạn cân bằng yêu cầu kỹ thuật nhiễm sắc thể đồ hoặc FISH để phát hiện.