分子細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)---微陣列芯片技術(shù)

1、分子細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)--array CGH/SNP array技術(shù),沈鑒東,染色體畸變,數(shù)目異常：21-三體、13-三體、18-三體、Turner綜合征、克氏綜合征等結(jié)構(gòu)異常： 平衡易位 倒位 缺失 重復(fù)共同的臨床表現(xiàn)：除了性染色體異常和“平衡”的結(jié)構(gòu)異常外，一般都有生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、智力低下、多器官系統(tǒng)的畸形等。,,“非平衡”,細(xì)胞遺傳學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史,,1956年Tjio首次報(bào)道

2、人類染色體為46條,1975年Dutrillaux和1976年Yunis發(fā)現(xiàn)了染色體高分辨顯帶技術(shù),1970年Casper-sson發(fā)表第1張人類染色體顯帶照片,八十年代初期FISH技術(shù),21世紀(jì)初Array CGH全基因組拷貝數(shù)檢測(cè),,,,,,,生物芯片,生物芯片的概念：最早是由Fodor等于1991年提出。 主要指通過(guò)平面微細(xì)加工技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建的微流體分析單元和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞、蛋白質(zhì)、核

3、酸以及其它生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測(cè)生物芯片是一種高通量、平行化、微量化的高速生物分析手段，是繼大規(guī)模集成電路之后的又一次具有深遠(yuǎn)意義的科學(xué)技術(shù)革命。,,檢索詞: (DNA microarray) or (DNA chip) or (expression array) or (array CGH) or (SNP array),生物芯片,陣列型,儀器型,化合物藥物,核酸,多肽蛋白質(zhì)受體,細(xì)胞細(xì)

4、胞器病毒,微小組織,樣品篩選濃縮放大,毛細(xì)管電泳,電介質(zhì)電泳,色譜,質(zhì)譜,微型光譜儀,芯片實(shí)驗(yàn)室,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,基因芯片,基因芯片的概念：是指通過(guò)微陣列技術(shù)將高密度DNA片段通過(guò)高速機(jī)器或原位合成方式以一定的順序或排列方式使其附著在如膜、玻璃片等固相表面，以同位素或熒光標(biāo)記的DNA探針，借助堿基互補(bǔ)雜交原理，進(jìn)行大量的基因表達(dá)及監(jiān)測(cè)等方面研究的最新革

5、命性技術(shù)基因芯片應(yīng)用： 1、拷貝數(shù)檢測(cè)：array CGH、SNP array 2、突變檢測(cè) 3、功能基因組研究 4、藥靶發(fā)現(xiàn)、藥物篩選 5、農(nóng)林業(yè)、軍事、司法等等,基因芯片發(fā)展過(guò)程,,Array CGH基因芯片原理,,SNP array技術(shù)原理,,,細(xì)胞遺傳學(xué)和分子細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)的比較 1、染色體核型分析 2、熒光原位雜交（FISH）

6、 3、array CGH和SNP array,傳統(tǒng)的細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù),優(yōu)點(diǎn)： 1、可以發(fā)現(xiàn)大部分的染色體異常，包括數(shù)目和大的結(jié)構(gòu)畸變； 2、所需設(shè)備相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單，成本較低，適合普遍推廣，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于臨床。缺點(diǎn)： 主要是受其分辨率的限制，只能發(fā)現(xiàn)3-10M以上的畸變，更小的微缺失微重復(fù)，無(wú)法檢出。,,FISH技術(shù),優(yōu)點(diǎn)： 將細(xì)胞遺傳學(xué)和分子遺傳學(xué)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，

7、可以檢測(cè)染色體微小畸變，結(jié)果直觀，可靠。缺點(diǎn)： 1、必須依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的臨床遺傳學(xué)家做出明確的診斷或者在傳統(tǒng)細(xì)胞遺傳學(xué)水平發(fā)現(xiàn)高度可疑異常，才能針對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行檢測(cè) 2、所需設(shè)備儀器較昂貴，費(fèi)用相對(duì)較高,Array CGH/SNP array技術(shù),優(yōu)點(diǎn)： 1、可以發(fā)現(xiàn)全基因組的微小缺失微小重復(fù) 2、 全面、快速、高通量、高分辨缺點(diǎn)： 1、費(fèi)用高、技術(shù)

8、要求高 2、尚不能檢出“染色體平衡畸變”，如平衡易位、倒位,市場(chǎng)上的芯片平臺(tái),Affymetrix GeneChip SystemAgilent gene microarry systemIllumina Genechip SystemNimblegen microarraySBC DNA microarray 。。。。。。。。。。。。,,,實(shí)驗(yàn)流程及原理,,Ki

9、ts,,儀器設(shè)備,,,,,,,,,,Genotype Beadchip類型,樣本選擇,不明原因的智力低下\發(fā)育遲緩患者選擇標(biāo)準(zhǔn)： 1、臨床診斷為智力低下\發(fā)育遲緩的患者； 2、無(wú)明確圍產(chǎn)期異常病史(包括宮內(nèi)窘迫、生后窒息、病理性黃疸、產(chǎn)傷、顱內(nèi)出血、早產(chǎn)、感染、母孕期妊高征及糖尿病史等)；無(wú)明確生后中毒、缺氧、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染及頭顱外傷等病史； 3、常規(guī)550-850條帶染色體核型未見(jiàn)異?；蛘呖梢?；

10、 4、排除臨床可以識(shí)別的遺傳性智力低下，如苯丙酮尿癥、克丁病、半乳糖血癥、肝豆?fàn)詈俗冃?、結(jié)節(jié)性硬化、脆性x綜合征,結(jié)果分析,分析軟件： Illumina Beadstudio Illumina Karyostudio Illumina Genomestudio拷貝數(shù)改變分析插件： cnvPartition

11、 Log R Ratio B allele frequence,cnvPartition 參數(shù),Log R Ratio（LRR）=log(實(shí)際觀察到的探針密度/理論上預(yù)期的探針密度)B allele frequency(BAF)=B等位基因的比例,結(jié)果示例,注：類型“0”代表純合缺失；“1”代表雜合性缺失；“3”代表重復(fù)?？尚哦乳撝翟O(shè)為35，大于3

12、5認(rèn)為結(jié)果可信。,結(jié)果分析,CNV（copy number variation）:是指至少大于1K的DNA片段存在拷貝數(shù)的改變CNV多態(tài)性（ copy number polymorphism）:是指CNV在人群中出現(xiàn)的頻率大于1%。最近的研究顯示人類基因組約12%存在CNV，這些拷貝數(shù)的改變的多態(tài)性可能是我們?nèi)祟惐硇投鄻有缘囊粋€(gè)重要遺傳學(xué)組成部分。,Database of Genomic Variants,,URL：http:/

13、/projects.tcag.ca/variation,UCSC數(shù)據(jù)庫(kù),,URL：http://genome.ucsc.edu/,DGV數(shù)據(jù)庫(kù),,DECIPHER數(shù)據(jù)庫(kù),,URL：https://decipher.sanger.ac.uk/application/,OMIM數(shù)據(jù)庫(kù),查找相關(guān)基因功能,URL：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim,拷貝數(shù)改變分析參考流程圖-總結(jié),（參考Koolen DA，200