染色体微阵列和比较基因组杂交

比较基因组杂交（CGH）和染色体微阵列分析是分子细胞遗传学方法，通过将测试基因组与参考基因组进行比较，检测基因组拷贝数增益和缺失。通过将比较转移到数千个基因组靶点的阵列上，基于微阵列的方法能够以远高于染色体显带的分辨率绘制全基因组的缺失和重复图谱，使其成为检测亚微观不平衡的高分辨率工具。

Definition

带有比较基因组杂交的染色体微阵列是一种拷贝数分析方法，其中差异标记的测试DNA和参考DNA竞争性地与定义的基因组靶点杂交，从而通过荧光比率揭示全基因组基因组物质的增益和缺失。

Scope

本主题涵盖了CGH的竞争性杂交原理、其从中期CGH到阵列CGH和SNP阵列的演变、这些平台提供的拷贝数信息，以及它们在平衡重排方面的特征性局限性。它是一个方法学参考，不提供临床管理指导。

Core questions

• 测试DNA和参考DNA的竞争性杂交如何揭示拷贝数变化？
• 从中期CGH到基于阵列的平台的转变如何改变了分辨率？
• 阵列CGH和SNP阵列在提供的信息方面有何不同？
• 为什么微阵列不能检测平衡重排或低水平嵌合体？

Key concepts

• 拷贝数变异（CNV）
• 竞争性（比率）杂交
• 中期CGH与阵列CGH
• 单核苷酸多态性（SNP）阵列
• 基因组分辨率和探针密度
• 全基因组拷贝数分析
• 纯合区域的检测（SNP阵列）
• 平衡重排的局限性

Mechanisms

在比较基因组杂交中，测试DNA和参考DNA用不同的荧光染料标记，并共同杂交到共同的靶点上；当测试基因组存在拷贝数增益或缺失时，荧光比率会偏离平衡参考值，从而定位不平衡。在原始方法中，靶点是正常的有丝分裂中期染色体铺片，这限制了分辨率；用基因组克隆或寡核苷酸阵列（阵列CGH）取代它，将分辨率提高了几个数量级，并允许精确地定位增益和缺失。SNP阵列还探查多态性位点，提供基因型信息，可以揭示纯合区域并有助于检测单亲二体。由于这些平台仅测量基因组物质的相对量，它们以高分辨率检测不平衡变化（缺失和重复），但不能检测不改变拷贝数的平衡重排，并且它们对低水平嵌合体的敏感性有限。

Clinical relevance

染色体微阵列用于在评估发育障碍、先天性异常和某些癌症时识别亚微观拷贝数增益和缺失，检测许多低于核型分析分辨率的不平衡。共识指南已推荐其作为不明原因发育障碍或先天性异常的一线检测，同时指出当怀疑存在平衡重排时，仍需要核型分析或FISH。本条目描述了微阵列结果是如何产生的；它不是个体诊断或治疗决策的依据。

Evidence & guidelines

由Miller及其同事（2010年）牵头的一项国际共识声明推荐染色体微阵列作为发育障碍或先天性异常个体的一线临床诊断检测，同时承认核型分析在平衡重排中的持续作用。拷贝数结果使用国际人类细胞基因组命名系统（ISCN）约定进行报告。

History

比较基因组杂交由Kallioniemi及其同事于1992年引入，作为一种通过单次杂交到中期染色体来调查实体瘤全基因组拷贝数变化的方法。Solinas-Toldo及其同事于1997年展示了基于矩阵（阵列）的CGH，用基因组克隆阵列取代了中期靶点，大大提高了分辨率。阵列CGH以及后来的SNP阵列随后成为常规的高分辨率工具，到2010年，共识已将染色体微阵列定位为特定临床环境中的一线诊断检测。

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

染色体微阵列相对于核型分析的主要优势是什么？

它以远高于染色体显带的分辨率检测全基因组的拷贝数增益和缺失，识别出许多核型分析无法看到的亚微观缺失和重复。

为什么微阵列会遗漏平衡易位？

微阵列和CGH测量基因组物质的相对量，因此它们检测增益和缺失，但不检测在不改变拷贝数的情况下移动物质的重排；因此，平衡易位需要核型分析或FISH来检测。