染色体结构重排

染色体结构重排是指染色体断裂后异常重组，导致染色体片段的排列、方向或拷贝数发生变化。与改变染色体总数的数量异常不同，结构重排重塑了染色体的内部组织——删除、重复、倒位或易位DNA片段——它们是大量先天性、发育性和肿瘤性遗传发现的基础。

Definition

染色体结构重排是指由一个或多个断裂引起，随后异常重组，导致相对于正常染色体组，某个片段被删除、重复、倒位或易位的染色体结构改变。

Scope

本领域旨在向读者介绍结构变化的几个主要类别——缺失和重复（片段的获得和丢失）、倒位和易位（片段的重新定向和交换），以及平衡与非平衡重排之间的区别。它阐述了这些重排的形成方式、如何通过核型分析和染色体微阵列检测，以及为什么有些在携带者中临床上无声，而另一些则产生表型。这是细胞遗传学领域的参考概述，而非临床指导。

Sub-topics

• 平衡重排与非平衡重排
• 缺失与重复
• 倒位与易位

Core questions

• 哪个染色体的哪个片段发生了改变，改变了多少？
• 重排是平衡的（没有遗传物质的净获得或丢失）还是非平衡的（有净获得或丢失）？
• 是什么分子机制产生了这种重排？
• 这种重排是否破坏或失调了剂量敏感基因？

Key concepts

• 断裂点和重组
• 拷贝数获得和丢失
• 剂量敏感性（单倍剂量不足和三倍剂量敏感性）
• 平衡与非平衡重排
• 核型和ISCN命名法
• 染色体微阵列和拷贝数变异
• 非等位同源重组

Mechanisms

结构重排源于DNA双链断裂的错误修复，或相似（非等位同源）序列（如低拷贝重复序列）之间的重组。Hastings及其同事描述了拷贝数变化的主要途径——非等位同源重组、非同源末端连接和基于复制的机制——这些共同导致了缺失、重复、倒位和易位。重排的临床后果主要取决于遗传物质是否获得或丢失，以及剂量敏感基因是否位于受影响片段内或附近；断裂点完整的平衡重排通常在表型上无声，而非平衡变化则会改变基因剂量。

Clinical relevance

结构重排在产前诊断、发育障碍和先天性异常评估以及癌症细胞遗传学中均有检测，它们为平衡重排携带者的复发风险咨询提供信息。专业共识将染色体微阵列作为不明原因发育障碍或先天性异常的一线检测方法，因为它能检测核型分析遗漏的亚微观获得和丢失。本条目描述了这些发现如何分类和检测，并非个体诊断或治疗决策的依据。

Epidemiology

平衡相互易位和罗伯逊易位是普通人群中较为常见的结构性发现，而亚微观拷贝数变异在大量接受发育障碍评估的个体中可被检测到。精确的频率取决于检测方法，因为微阵列能够解析远低于传统核型分析极限的变化。

Evidence & guidelines

Miller及其同事（2010年）发布了一份经临床遗传学组织认可的共识声明，推荐染色体微阵列作为不明原因发育障碍或先天性异常个体的一线诊断测试，这反映了其对亚微观结构变异的诊断效能高于传统核型分析。

History

结构性染色体变化的认识是在20世纪中叶人类染色体计数和显带技术建立之后才得以实现的，这些技术使得在核型中可视化缺失、重复、倒位和易位成为可能。Alkan及其同事回顾的分子和基于阵列的方法的出现，揭示了比光学显微镜所能分辨的更广阔的亚微观结构变异图景。

Key figures

• James R. Lupski
• Evan E. Eichler
• P. J. Hastings

Seminal works

• hastings-2009
• alkan-2011
• miller-2010

Frequently asked questions

结构重排与染色体数量异常有何不同？

数量异常改变的是整条染色体的数目（例如，多出一条染色体），而结构重排通过删除、重复、倒位或易位片段来改变一条或多条染色体的内部组织。

为什么有些结构重排可能没有症状？

既不增加也不减少遗传物质，且其断裂点不破坏重要基因的平衡重排，通常能保持基因剂量完整，因此携带者即使染色体结构异常，也可能没有临床特征。