分子细胞遗传学诊断技术简介ppt课件.ppt

1 分子细胞遗传学诊断技术简介 2 荧光原位杂交技术 FISH 快速产前诊断常见非整倍体荧光原位杂交技术 FISH 诊断DiGeorge VCFS综合征光谱核型分析技术 SKY 检测染色体异常aCGH快速检测间期细胞全基因组拷贝数 3 荧光原位杂交技术快速产前诊断常见非整倍体 4 项目概述 出生缺陷是影响人口素质的重大问题 每年估计有80 100万出生缺陷儿诞生 给家庭和社会带来沉重的负担 70 的出生缺陷是遗传因素所致 染色体非整倍体异常最常见 如常染色体异常13 18 21三体等及性染色体异常Turner综合征 Klinefelter综合征等 其中最常见的是21三体综合征又称唐氏综合征 DS 新生儿的发病率高达1 800 5 项目概述 产前诊断是避免异常患儿出生的的重要技术手段 传统的核型分析方法是国内外公认诊断染色体病的金标准 然而 标准的核型分析必须对细胞经过数天培养 耗时过长 操作复杂 FISH解除了传统细胞学的限制 能够在短至24小时的时间排除占活婴染色体异常的95 的五种常见异常 对于检查者无疑是一大福音 6 适应症 1 孕妇年龄大于等于35岁 2 孕妇曾经生育过染色体异常患者史 3 夫妇一方有染色体结构异常者 4 母血清生化筛查高风险 5 超生检查发现胎儿异常 7 技术原理 荧光原位杂交技术 flourescenceinsituhybridizationFISH 为分子生物学 探针 与细胞遗传学 染色体 的结合 FISH技术是指将荧光标记的染色体区带特异性的DNA作为探针 与分裂期或间期细胞原位杂交于荧光显微镜下观察染色体畸变的技术 8 技术优势 重复性好 稳定 高灵敏性及特异性 可用于间期细胞 不需要细胞培养 目前 FISH已成为一种常见检测手段 国外广泛地用于产前 产后遗传病诊断及血液肿瘤 实体瘤等方面的检测 在欧美发达国家应用FISH产前诊断检测染色体异常占30 40 9 技术原理与方法 产前诊断检测非整倍体需要21 13 18 X和Y染色体上的五种探针 其中21号和13号染色体检测探针列为一组 为位点特异探针 分别用Rhodamine 红色和FITC 绿色 标记 18号 X和Y染色体探针列为一组 为染色体着丝粒特异性重复序列探针 分别用DEAC 蓝色 FITC 绿色 和Rhodamine 红色 标记 10 检测正常结果 11 异常结果 21三体 18三体 12 技术难点 试剂的离子成分和PH值对杂交的好坏有直接的影响 因而在实验的试剂配置准备过程中要注意使用超纯水进行配置 同时配好的试剂要使用PH试纸或PH仪校准 细胞质较多时也会引起杂交率低下 信号弱 因而在实验操作时应特别注意消化时间的掌握 13 荧光原位杂交技术检测DiGeorge VCFS综合征 14 临床指征 包括儿童及胎儿 圆锥动脉干畸形 如法洛四联症 肺动脉闭锁 室间隔缺损 右室双出口 永存主动脉干 以及B型主动脉弓离断 异常面容 胸腺发育不良 腭裂 低钙血症 15 DiGeorge VCFS综合征 DiGeorge VCFS综合征临床特征包括心脏畸形 锥干部畸形为主 T细胞功能缺陷 腭裂 异常面容和低钙血症 该综合征涉及多个基因的缺失 而TBX1基因可能是主要致病基因 这些基因的丢失影响了胚胎期心脏神经嵴细胞的正常功能 从而造成出生后神经嵴相关组织 胸腺 腭 圆锥动脉干 的畸形 16 DiGeorge VCFS综合征 DiGeorge综合征或Velocardiofacial VCFS 综合征 是由于22号染色体长臂近着丝粒端微片段缺失引起的遗传综合征 在活产胎儿儿中发生率约1 4000 是造成小儿先天性心脏病最常见的单一基因因素 群体检测证实近90 DiGeorge综合症病人和约85 VCFS综合症病人存在22q11微缺失 17 项目概述 目前世界上唯一有效的方法就是手术治疗 DiGeorge VCFS综合征综合征除了先心病 CHD 最容易早期发现外 其他异常 如低钙血症 细胞免疫功能缺陷 气管支气管畸形等 则相对隐匿 此类CHD患者如不能早期诊断与适当干预 手术时则可能发生难以预测的感染 心脏停搏 呼吸衰竭等 手术风险大大增加 预后不良 因此 如能通过本项目确诊早期干预 其社会和经济效益是显而易见的 18 项目概述 此外 该综合征还经常合并智力障碍及认知功能障碍和精神行为异常 严重影响生活质量 给社会和家庭造成的经济和精神损失是巨大的 为此常推荐终止妊娠 进行22q11微缺失检测 可以帮助准确产前咨询 为孕妇决定终止妊娠提供全面充分的证据 目前国外此项检查常规开展 国内也有部分单位已经开展 19 技术方法 检测DiGeorge VCFS综合征需要22号长臂上的一组探针 分别为GLPTUPLE1和GLPARSA 该方法只能检测出DiGeorge VCFS综合征最常见的缺失 对于少数患者发生其他缺失或易位不能检出 20 应用范围及意义 通过羊水检测判断胎儿发生先心病的情况 检测患有先心病的新生儿及儿童 明确病因 生育过先天性心脏病患儿父母进行检测 可以预测下一胎儿患先心病的可能性 21 光谱核型分析技术检测染色体异常 22 项目概述 染色体畸变80 为染色体数目异常 其次为染色体结构重排 丢失 重复 平衡或非平衡易位 嵌合体 标记染色体等 染色体病患者大多有严重的智力障碍 生长发育迟缓和某些组织器官畸形等 同时染色体畸变也是导致妊娠早期自然流产和不孕不育的重要原因 且目前尚无有效地治疗方案 准确地对染色体病进行诊断和产前诊断 有利于控制出生缺陷 指导遗传咨询和评估预后 23 项目概述 传统的染色体畸变诊断方法为G显带染色体核型分析 可以观察染色体的数目和整套染色体的主要带形 其分辨率约为350 450个染色体条带 但对于标记染色体 来源不明的染色体 复杂的染色体易位或重排 以及微小的染色体结构畸变则难以进行准确的分析 24 项目概述 光谱核型分析技术 spectralkaryotyping SKY 是1996年发展起来的一种将光谱干涉成像技术与FISH相结合的细胞遗传学检查的新技术 使24种染色体同时以不同的颜色显示出来 染色体之间的易位可以很直接地观察到 SKY的分辨率较高 可达1 5MbDNA 而常规的G显带核型分析技术对小于5 10MbDNA则难以分辨了 25 项目概述 SKY在诊断标记染色体 复杂的染色体易位或重排 以及微小的染色体结构畸变等方面有较大的优势 逐渐在临床疑难染色体病的诊断和产前诊断 植入前遗传学诊断以及肿瘤遗传学领域得到了广泛应用 为临床染色体病的诊断 处理 预后评估和遗传咨询提供依据 26 适应症 常规G显带染色体检查显示复杂染色体易位 标记染色体 衍生染色体 具有临床表现而常规核型分析技术未发现异常的病例 27 禁忌症 对于一条染色体中发生的倒位 重复 缺失 因无色彩的变化 SKY不能直接检出 不能精确判断染色体畸变的断裂点 即区带 28 光谱核型分析技术 spectralkaryotyping SKY 基本原理用5种不同的荧光素或其组合标记出不同的24种人类染色体涂染探针 然后将不同标记的24种探针同时与中期染色体进行原位抑制杂交 通过Fourier分光镜 CCD成像和光学显微镜捕捉和测量所有染料被激发后产生的发射光谱 按照一种光谱分类算法将一特定的分类色 假颜色 分配到所有的人类染色体上 然后通过计算机成像软件分析 使不同的染色体显示出不同的假颜色 从而进行核型分析 29 t 9 11 G band SKY 30 技术难点 玻片标本质量的好坏和玻片变性时间的控制是SKY实验成功的关键 制备本底干净 核型分布好 没有胞浆的标本 选择较好的变性时间 31 技术局限 对微小的标记染色体进行检测时 由于荧光闪烁可能会出现颜色混杂现象 需要相应的FISH进行进一步鉴定 以明确诊断 试剂及设备成本高 32 aCGH快速检测间期细胞全基因组拷贝数 33 21世纪细胞遗传学的革命 aCGH 简称 aCGH英文名 array comparativegenomichybridization MicroarraybasedComparativeGenomicHybridization 中文名 微阵列 比较基因组杂交 34 aCGH适用范围 aCGH将作为染色体分析的一种选择方法 替代FISH和许多标准染色体组型分析 其也可用于检测各种样本上的拷贝数变化 aCGH是一种高尖端技术 广泛应用于产前和产后诊断 植入前诊断 癌症诊断和预后 个体化治疗 干细胞和细胞系研究 药物发现等领域 35 aCGH革命 36 aCGH工作流程 步骤1 从质控和实验组织上提取基因组DNA 必要时扩增 步骤2 使用青色素 3dCTP和青色素 5dCTP以区分标记检测DNA和参考DNA 步骤3 将标记DNA与芯片R杂交 步骤4 使用扫描仪和软件对芯片信号进行扫描和分析 试验方案要求时间为小于两个工作日 结果可在36hr内收到 不需要细胞培养 也不需要在载玻片上进行冗长的中期染色体制备 37 工作原理示意图 直接比较两个经过不同标记基因组之间DNA拷贝数的差异 38 aCGH提供客观和定量的结果 SpectralWare softwareprovidesavisualrepresentationofthedatageneratedfromthemicroarray 39 PerkinelmeraCGH技术 靶阵列或全基因组阵列设计 您的选择 TargetedaCGH对已知病症提供清晰的信号避免实验室反复用FISH方法来进行实验诊断结果易懂将错失不覆盖区域的基因缺失和增加如果病人有明显的综合病症 染色体分析或FISH可能更适合 WholegenomeaCGH广泛覆盖基因 1MB分辨率发现新易感基因更多的噪信号数据难以解释和理解 40 靶向芯片的临床应用 在实际的临床分子细胞遗传学领域中 靶向微阵列最受欢迎 因为它基本涵盖基因组中所有已知的重大临床意义的特定区域 在应用中可以达到最佳的平衡 最大限度地检测与临床有关的染色体不平衡异常 又能够尽可能地减少涵盖人类基因组中多态性拷贝数变异 CNVs 的数量 41 靶向芯片可检测40几种微缺失综合征 42 aCGH优越性 一种极高的分辨率的染色体分析方法 提供G 带分型不可能的结果只需要小于1g的DNA样本使得对染色体制备困难或不可能的样本分析容易 无需细胞培养 出结果少于两天