分子细胞遗传学技术微阵列芯片技术

分子细胞遗传学技术-array CGH/SNP array技术,沈鉴东,染色体畸变,数目异常：21-三体、13-三体、18-三体、Turner综合征、克氏综合征等结构异常： 平衡易位 倒位 缺失 重复共同的临床表现：除了性染色体异常和“平衡”的结构异常外，一般都有生长发育迟缓、智力低下、多器官系统的畸形等。,“非平衡”,细胞遗传学发展简史,1956年Tjio首次报道人类染色体为46条,1975年Dutrillaux和1976年Yunis发现了染色体高分辨显带技术,1970年Casper-sson发表第1张人类染色体显带照片,八十年代初期FISH技术,21世纪初Array CGH全基因组拷贝数检测,生物芯片,生物芯片的概念：最早是由Fodor等于1991年提出。 主要指通过平面微细加工技术在固体芯片表面构建的微流体分析单元和系统，以实现对细胞、蛋白质、核酸以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的检测生物芯片是一种高通量、平行化、微量化的高速生物分析手段，是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命。,检索词: (DNA microarray) or (DNA chip) or (expression array) or (array CGH) or (SNP array),生物芯片,阵列型,仪器型,化合物药物,核酸,多肽蛋白质受体,细胞细胞器病毒,微小组织,样品筛选浓缩放大,毛细管电泳,电介质电泳,色谱,质谱,微型光谱仪,芯片实验室,基因芯片,基因芯片的概念：是指通过微阵列技术将高密度DNA片段通过高速机器或原位合成方式以一定的顺序或排列方式使其附着在如膜、玻璃片等固相表面，以同位素或荧光标记的DNA探针，借助碱基互补杂交原理，进行大量的基因表达及监测等方面研究的最新革命性技术基因芯片应用： 1、拷贝数检测：array CGH、SNP array 2、突变检测 3、功能基因组研究 4、药靶发现、药物筛选 5、农林业、军事、司法等等,基因芯片发展过程,Array CGH基因芯片原理,SNP array技术原理,细胞遗传学和分子细胞遗传学技术的比较 1、染色体核型分析 2、荧光原位杂交（FISH） 3、array CGH和SNP array,传统的细胞遗传学技术,优点： 1、可以发现大部分的染色体异常，包括数目和大的结构畸变； 2、所需设备相对而言比较简单，成本较低，适合普遍推广，现在已广泛应用于临床。缺点： 主要是受其分辨率的限制，只能发现3-10M以上的畸变，更小的微缺失微重复，无法检出。,FISH技术,优点： 将细胞遗传学和分子遗传学技术结合起来，可以检测染色体微小畸变，结果直观，可靠。缺点： 1、必须依靠经验丰富的临床遗传学家做出明确的诊断或者在传统细胞遗传学水平发现高度可疑异常，才能针对特定区域进行检测 2、所需设备仪器较昂贵，费用相对较高,Array CGH/SNP array技术,优点： 1、可以发现全基因组的微小缺失微小重复 2、 全面、快速、高通量、高分辨缺点： 1、费用高、技术要求高 2、尚不能检出“染色体平衡畸变”，如平衡易位、倒位,市场上的芯片平台,Affymetrix GeneChip SystemAgilent gene microarry systemIllumina Genechip SystemNimblegen microarraySBC DNA microarray 。,实验流程及原理,Kits,仪器设备,Genotype Beadchip类型,样本选择,不明原因的智力低下发育迟缓患者选择标准： 1、临床诊断为智力低下发育迟缓的患者； 2、无明确围产期异常病史(包括宫内窘迫、生后窒息、病理性黄疸、产伤、颅内出血、早产、感染、母孕期妊高征及糖尿病史等)；无明确生后中毒、缺氧、中枢神经系统感染及头颅外伤等病史； 3、常规550-850条带染色体核型未见异常或者可疑； 4、排除临床可以识别的遗传性智力低下，如苯丙酮尿症、克丁病、半乳糖血症、肝豆状核变性、结节性硬化、脆性x综合征,结果分析,分析软件： Illumina Beadstudio Illumina Karyostudio Illumina Genomestudio拷贝数改变分析插件： cnvPartition Log R Ratio B allele frequence,cnvPartition 参数,Log R Ratio（LRR）=log(实际观察到的探针密度/理论上预期的探针密度)B allele frequency(BAF)=B等位基因的比例,结果示例,注：类型“0”代表纯合缺失；“1”代表杂合性缺失；“3”代表重复。可信度阈值设为35，大于35认为结果可信。,结果分析,CNV（copy number variation）:是指至少大于1K的DNA片段存在拷贝数的改变CNV多态性（ copy number polymorphism）:是指CNV在人群中出现的频率大于1%。最近的研究显示人类基因组约12%存在CNV，这些拷贝数的改变的多态性可能是我们人类表型多样性的一个重要遗传学组成部分。,Database of Genomic Variants,URL：http:/projects.tcag.ca/variation,UCSC数据库,URL：/,DGV数据库,DECIPHER数据库,URL：https:/decipher