染色体病-1.ppt

,染色体病（1） chromosome disease,医学遗传学国家重点实验室 邬玲仟,学习要点,掌握染色体病和染色体畸变的定义，染色体畸变的类型、常见染色体病临床表现、发病机制； 熟悉染色体分析的方法； 了解染色体病研究史、染色体病的亲本起源效应,示光学显微镜下所见的人细胞核照片,示电子显微镜下所见的人体淋巴细胞的细胞核照片,示核小体的电子显微镜照片,染色体是组成细胞核的主要成分,示21号中期染色体的光学和电子显微照片,DNA与染色体的关系 人类基因组DNA约2.85 109碱基对，分布在24条染色体上。平均每条染色体DNA含1.2108 碱基对，按每对碱基对相距0.34nm，则每条染色体DNA总长度约4cm。细胞染色体总DNA长度约为1m。,人的各号染色体大小及估计的基因数,（1对核苷酸为1bp; 1000bp=1kb; 1000kb=1Mb; 1000Mb=1Gb),总计：2.85Gb,资料来源 Finishing the euchromatic sequence of the human genome Nature, Vol 431, 21 October 2004/nature , 突变DNA在剂量或序列上的改变。 人类遗传物质突变是一个从分子水平到细胞水平的连续过程。从分子水平的单个核苷酸改变到数个、数十个、数百个、数千、数万个核苷酸改变，从一个基因改变到数个、数十个、数百个基因的改变，到染色体上一个次亚带、亚带、带、一个区到一条染色体、一组染色体的改变均有记载。尽管这种改变的大小和数量各不相同，但其本质都是DNA剂量或序列的改变。 遗传病遗传物质突变所致的疾病，包括单基因病、染色体病。 基因病包括单个核苷酸改变到一个基因改变（用分子遗传学方法及有关仪器检测分辨率为1bp） 染色体病包括染色体上一个次亚带、亚带、带、一个区到一条染色体、一组染色体的改变（用细胞遗传学方法在显微镜下观察分辨率为3000kb）,人类遗传物质的突变与疾病,染色体病遗传风险,大部分为新发突变52-70% 首先查明就诊者及其有关血缘亲属的核型 染色体异常 无染色体异常,孟德尔遗传规律评估遗传风险,群体发病率、年龄、性别、既往生育史、致畸因素接触史等进行遗传风险评估,减数分裂中染色体分离是遗传规律的细胞学基础 同对（同源）染色体在配子形成中分开分离定律； 不同对（非同源）染色体在配子形成中可分可合自由组合定律； 同一条染色体上的基因随着该染色体联合进入一个配子（单体型）连锁定律； 同一对染色体上（同一连锁群）的基因随着该对染色体之间的交换而改变连锁关系交换定律（交换率一般低于50%）,染色体病(chromosomal disease) 染色体数目或结构异常所致的疾病，主要分为常染 色体病、性染色体病。 染色体病的发生率流产胚胎占50%、 死产婴占10%、新生儿死亡者占10%、新生活婴占 0.7%、一般人群占0.5%,1、染色体病研究简史 2、染色体检查的临床指征 3、染色体畸变 4、常染色体病 5、性染色体及其异常,1、染色体病研究简史 2、染色体检查的临床指征 3、染色体畸变 4、常染色体病 5、性染色体及其异常,1956年Tjio和Levan等证明人类染色体数目是46条 1959年法国医生Lejeune发现先天愚型患儿染色体为47条,1970年Caspersson发表第1张人类染色体显带照片，1971年巴黎国际命名会议发表人类显带染色体国际命名体制以后短短10年中，世界上相继发现人类染色体数目异常和结构畸变3000余种，染色体病综合征100余个。,表1示108种常染色体综合征,人类染色体 带模式图,G,1974年我室在国际上首创了75度烤片法，在国内率先建立了G显带技术，提出了G显带染色体模式图；,1975年Dutrillaux和1976年Yunis发现了染色体高分辨显带技术，1981年“人类细胞遗传学命名国际标准委员会”，简写为ISCN，发表了人类染色体高分辨550-850条带的模式图即“ISCN（1981）”,常规染色体,G显带染色体（300-500条带）,高分辨染色体（550-1000条带）,显带染色体（320550条带阶段）,显带染色体（850923条带阶段）,1976年我室在国内率先开展了高分辨的染色体技术的研究，1987年在世界上首次提出了923条带逐一命名的染色体模式核型图；,示用高分辨染色体对一个46,XY, +der(21) t(7;21) (p21.2;q22.3)mat 即 7p21.2pter部分三体患者的鉴定（1）,示21号染色体长臂可见隐约的异常 （320条带阶段）,示21号染色体长臂多一条深带 （550条带阶段）,患者外观 1988年10月,示用高分辨染色体对一个46,XY, +der(21) t(7;21) (p21.2;q22.3)mat 即 7p21.2pter部分三体患者的鉴定（2）,患儿母亲46,XX,t(7;21) (p21.2;q22.3)携带者,示mos 45,X/46,XY/46,X,dic (Y)/47,XYY/ 47,X,2dic(Y) /47,XY,dic (Y),/48, XY, 2dic(Y)/ 48,X, 3dic (Y)(p11.32) 及其表型,夏家辉等1981年用高分辨显带技术将 睾丸决定基因定位于Yp11.32带（1）,示mos 45,X/46,dic(Y)(p11.31)及其表型,夏家辉等1981年用高分辨显带技术将 睾丸决定基因定位于Yp11.32带（2）,睾丸决定基因定位在Yp11.32带,Yp11.32,（患者有睾丸）,（患者无睾丸）,国际上将睾丸决定基因定位于着丝粒周围,夏家辉等1981年用高分辨显带技术将 睾丸决定基因定位于Yp11.32带（3）,1995年ISCN（1995）制定了荧光原位杂交（Fluorescence in situ Hybridization, FISH）的命名体制,染色体荧光原位杂交基因定位（最小片段10kb左右）,整条染色体荧光原位杂交,图示FISH原理,Y Hapten半抗元 Fluorophore荧光基因,1989年与日本长崎大学Niikawa教授合作在世界上首创了以人工合成的24种核苷酸为引物对未知序列的染色体片段进行显微切割、PCR FISH检测技术，构建了人类24种染色体探针池和部分区带探针池，并应用于研究与临床。,（资料源自本室夏家辉，邬玲仟等）,患者表型,7q长臂末端着色深,采用G显带与FISH相结合鉴定的 一个46,XX,der(7)t(3;7) (q26;q35) 患者的染色体照片（1）,采用G显带与FISH相结合鉴定的 一个46,XX,der(7)t(3;7) (q26;q35) 患者的染色体照片（2）,（资料源自本室夏家辉， 邬玲仟，龙志高，潘乾等）,用显微切割染色体构建探针池的反向原位杂交 查明额外小染色体起源于DG组染色体短臂,探针的发展 （1）随着人类基因组测序完成，大量克隆被定位并测序能被作为探针使用（array CGH SNP CGH） （2）PCR技术的进步，可扩增大片段DNA区域 （3）可溶性荧光染料的组合标记和比例标记（ m-FISH,SKY-光谱核型分析） 分析仪器的发展 除靶和探针改进以外，用于FISH图像分析的硬件和软件也有重大改进，CCD照像机和显微镜荧光滤片，使分析敏感性和分辨率更特异，清晰，高级软件使图像的收集、处理更便利。,图示FISH探针 整条染色体绘画探针；b. 染色体显微切割制备的区段探针; c. 着丝粒重复探针；d. 亚端粒探针；e. 特殊探针搭配；,示双色FISH用于染色体异常患者的植入前诊断,2005年ISCN介绍了用于记录比较基因组杂交芯片（Array comparative genomic hybridization, aCGH)结果的基本命名法。从1975年至今，随着染色体分析技术的进步，已发现染色体微重复、微缺失综合征近60种。,图示FISH杂交靶 f. CGH；g. DNA纤维被用做探针杂交靶（Fiber FISH); h. 微阵列被用作杂交靶（array CGH),超声引导下的羊膜腔穿刺,1966年Steele MW等用羊膜腔穿刺术获得胎儿脱落细胞，离体培养获得成功，并对培养的细胞进行了染色体分析，从而使染色体病的产前诊断成为现实。,经宫颈绒毛活检（CVS）,1975年我国鞍钢医院妇产科首先报道了经宫颈盲吸法进行绒毛活检成功，并进行了胎儿性别预测。1979年夏家辉和1983年Simoni应用绒毛组织成功地进行了胎儿核型分析。,双针套管技术经腹绒毛活检示意图,1983年Daffos 首先报道超声引导下经皮脐血管穿刺取血进行胎儿染色体分析。,1、染色体病研究简史 2、染色体检查的临床指征 3、染色体畸变 4、常染色体病 5、性染色体及其异常,除了疑似染色体病综合征的病人应常规进行染色体检查外，其它需行染色体分析的临床指征如下： 1.不明原因的生长、发育迟缓，异常面容，多发畸形，身材矮小，两性畸形和智力发育迟缓的病人。 2.不明原因死产和新生儿死亡。10%是由于染色体异常导致。 3.具有原发性闭经或不明原因的继发性闭经的女性。 4.原发性不育或习惯性流产的夫妇。约3%6%的原发性不育或习惯性流产的夫妇，其中一方存在染色体异常。 5.一级亲属中携带已知的或者可疑的染色体异常。 6.肿瘤。几乎所有的肿瘤都与一条或多条染色体异常相关，肿瘤组织的染色体检查有助于临床诊断和预后评估。 7.高龄妊娠。孕妇年龄大于3035岁时，其胎儿染色体异常的风险明显增加，因此应对高龄孕妇的胎儿常规进行染色体分析。,1、染色体病研究简史 2、染色体检查的临床指征 3、染色体畸变 4、常染色体病 5、性染色体及其异常,染色体畸变的定义和分类 定义：数量或结构上的改变 分类：数目畸变, 结构畸变,3.1 染色体数目畸变,定义: 染色体数目多于或少于46条 种类: 整倍体、非整倍体、嵌合体,定义：体细胞内染色体数目呈倍数 增加或减少的个体。 如三倍体指69条染色体。 整倍体发生的机制： A 双雄受精 B 双雌受精（第二极体未被排出）,整倍体,非整倍体,定义：体细胞染色体数目增加或减少一条或数条的个体,类型： a. 单体型：2n-1；X，21，22号丢失常见。 b. 三体型：2n+1；常染色体13、18、21三 体常见，性染色体三体型有XXX、XXY、 XYY。 c. 多体型：仅见于性染色体；如48，XXXX 49，XXXYY。,数目异常发生的机制,染色体不分离,分裂后期迟滞,定义：由两种或多种不同核型的细胞系所组成的个体 例：46，XX / 47，XX，+21 45，X / 46，XX / 47，XXX 产生机理： （1）受精卵卵裂染色体不分离 （2）受精卵卵裂染色体丢失,嵌合体,3.2 染色体结构畸变,1、不平衡重排（unbalanced rearrangements） 缺失、重复、标记染色体和环状染色体、 等臂染色体、双着丝粒染色体等 2、平衡重排（balanced rearrangements） 倒位、易位、插入、,缺失（del): 染色体臂的丢失,q 21,末端缺失：,46, XX，del(1)(q21),中间缺失：,1号,q 21 q 23,46, XX,del(1) (q21 q23),重复（dup),同一染色体某一区段含两份或两份 以上（发生在两条同源染色体或两条 姐妹染色单体上),等臂染色体 (i)：,X,46, X,i(Xq),p,q,环状染色体(r):,p 21,q 31,2号,46, XY,r(r)(2)(p21q21),染色体长短臂发生断裂后， 有着丝粒的断端相接成环,一条染色体的两臂的形态和遗传相同，并借一或两个着丝粒相连,插入（ins）,一条染色体的某一中间片段 插入到另一条染色体中,号,p 21,q 31,46,XY，inv(2)(p21q31),某一染色体中间片段发生两个断裂，断片倒转180后重接。如果着丝粒位于断裂片段内，则为臂间倒位，断裂片段没有包含着丝粒则为臂内倒位。,易位 （t）,A 单方易位（转位）,分为平衡易位, 非平衡易位,某号染色体的断片接到另一号染色体上。,3.3 染色体畸变的发生原因,(1).电离辐射 (2).化学因素 (3).生物因素 (4).遗传因素 (5).母亲年龄,CNV(Copy-Number Variation)形成机制,Nonallelic Homologous Recombination(NAHR) 非等位同源重组 Nonhomologous End Joining(NHEJ) 非同源末端连接 Replication-Error Mechanisms,fork stalling and template switching (FoSTeS) 复制叉停顿和模板转换 microhomology-mediated break-induced replication(MMBIR)