染色体基因芯片的临床应用

广州市妇产科研究所广州医科大学附属第三医院香港中文大学CMA联合实验室广州省产科重大疾病重点实验室广东省普通高校生殖与遗传重点实验室谢英俊[e-mail]主要内容CMA的应用现状CNV的定义及其与疾病的关系临床上不同CMA平台的比较CMA的技术性能，检测流程，数据库的应用，报告的解读国际上认可的三种遗传检测技术的比较和应用案例分析LeadinginstitutionsaremovingtoCMAforConstitutionalresearch2010:ACMG&ISCA推荐---针对个体发育迟缓和先天性异常而言基因芯片可以作为首选的检测方案推荐使用芯片技术用于检测检测染色体异常引起的相关疾病2013ACOG&SMFM2013年美国妇产科医师协会（ACOG）和母婴医学协会（SMFM）发布了“染色体微阵列技术在产前诊断方面的应用”指南该指南中提出：CMA检测作为染色体正常超声异常的附加检测项目GlobalvariationincopynumberinthehumangenomeNature.2006.CNVWedefinedaCNVasaDNAsegmentthatis1kborlargerandpresentatvariablecopynumberincomparisonwithareferencegenome.ACNVcanbesimpleinstructure,suchastandemduplication,ormayinvolvecomplexgainsorlossesofhomologoussequencesatmultiplesitesinthegenome.Globalvariationincopynumberinthehumangenome,Nature,2006CMAChromosomalMicroarrayAnalysischromosomalmicroarrayMolecularkaryotyping(分子核型分析)Encompassesalltypesofarray-basedgenomiccopynumberanalyses,includingarray-basedcomparativegenomichybridization(aCGH)andsinglenucleotidepolymorphism(SNP)arrays分子核型（CMA）临床检测平台Array-CGHArray-SNP比较LD:OxfordGeneTechnologyCytoSureISCAuniparentaldisomyMD:AgilentcustomarrayHD:AffymetrixCytoScanHDAllthreeCN+SNParrayswereabletodetectCNVs100kbinsize,whichismoresensitivethantheAmericanCollegeofMedicalGeneticsandGenomicsrecommendationof400kb.某些类型的芯片可鉴定出血缘关系或非亲生关系的证据。所以报告的信息类型和数量取决于使用的芯片类型以及开展分析的实验室的政策CMA检测平台CytoScanHD,CytoScan750K芯片的特点全基因组覆盖，与临床相关的基因区域特别加密：750,000个生物学标记200,000个SNPs探针，能检测3MbLOH550,000个CNV探针，200kb的卓越的分辨率.遗传学区域加密覆盖1markerper1kbforISCA,CancerGenes&XChromosome1markerper2kbRefSeqgenesPercentageofgenescovered(25markers/100kb)CytoScanHDCytoScan750KISCAconstitutionalgenes(340)100%100%Cancergenes(526)100%100%OMIMMorbidgenes(2,640)98%83%XchromosomeOMIMMorbidgenes(177)100%93%RefSeqgenes(36,121)96%80%检测路线（（）OMIM:OnlineMendelianInheritanceinMan在线人类孟德尔遗传数据库DECIPHER:国际公共病理性CNVs数据库DatabaseofChromosomalImbalanceandPhenotypeinHumansUsingEnsemblResources（DECIPHER）ISCA:InternationalStandardsforCytogenomicArrays国际细胞基因芯片标准化联合会DGV（国际公共良性CNVs数据库）各种数据库的应用特点：公开的局限性:规范性？可信性？参考性/科学性OMIM,DECIPHER,ISCA,DGVCNVsareseparatedintosubtracksandarelabeledas:(ISCA)PathogenicUncertain:LikelyPathogenicUncertainUncertain:LikelyBenignBenignThesedataareforresearchpurposesonly检测后的报告解释ClinGenet2013:84:415–421染色体基因芯片检测说明染色体基因芯片可由于产前遗传疾病筛查，植入前筛查，产前筛查，产后筛查，新生儿筛查，携带者筛查，癌症基因分析。应实行有指针的检测，根据患者的病情、可选择的诊断方法、患者经济承受能力等因素综合判断诊断措施，检测应严格掌握基因芯片诊断技术的适应证。技术性能技术的局限性：这个分析不检测基因组平衡重组(如染色体倒位和平衡的染色体易位)对于少数新发的染色体畸变，数据库或者文献资料中未见报道的，造成该畸变致病性无法确定，可能需要结合父母或者父母的家系进行检测综合分析。基于目前对人类基因组的认识和数据库的积累程度，仍然无法对某些检测结果进行判读和解释。对变异的临床意义的解释与相关临床病例科学研究的现状发展相关。所检测的染色体畸变不能完全解释临床症状。知情同意适应征CytoScan芯片技术的适应症1）35岁以上的高龄孕妇2）产前筛查唐氏高风险3）超声波提示胎儿异常-多发性畸形4）染色体核型分析有marker染色体5）不明原因的反复流产或有死胎死产历史的孕妇。6）夫妇双方或家系成员患有某些遗传病或先天畸形者7）曾生育过遗传病患儿的孕妇8）多种先天性畸形9）原发性智力低下，精神分裂症；白血病；先心病；先天性唇腭裂10）发育迟缓和自闭综合征11）植入前遗传学检测（PGD）细胞遗传学检测技术(发展年代)图示技术局限和优势染色体核型分析(1970s)需要培养足够量的细胞分辨率低（10M）只能检测大的突变，不能检测杂合子缺失（LOH）/单亲二倍型（UPD），以至于有些病人用核型分析找不出染色体异常染色体处理过程对操作者技术要求高，不同人员操作可能会导致完全不同的展带效果可以检测平衡性和不平衡性易位FISH(1986)检测时需选用针对某种异常染色体的探针一次杂交只能检测1至数个异常，不能像染色体核型分析对全套染色体的数目和结构异常同时进行检测不能检测杂合子缺失（LOH）/单亲二倍型（UPD）结果的判定没有统一的标准组合探针的方案还不成熟，组合探针的成本问题可以检测平衡性和不平衡性易位全基因组芯片(2010)不需要细胞培养高灵敏度,高通量高分辨率：可以检测低至50Kbp的染色体变异，可以明确染色体异常区域的具体基因可以精确检测杂合性缺失（LOH）和单亲二倍体（UPD）可以检测不平衡性易位不能检测平衡性易位不能检测点突变国际上认可的三种遗传检测技术在临床并存22q11.2微缺失综合征检测位点FISH(快,特异性)Highresolution…usually200kb,andfairlyobjectiveMUSTknowwheretolook图案例分析Case1胎儿多发畸形，染色体核型正常arr18p11.32-p11.31(419,598-4,925,310)×1[hg19]微阵列结果显示在18号染色体短臂p11.32-q11.31存在大约4.5Mb的缺失,该拷贝数变异区域涵盖23个已知基因,包括TYMS,NDC80,DLGAP1等剂量敏感的基因。ZhouYi,XieYingjun，etal.GENE,2014ZhouYi,XieYingjun，etal.GENE,2014三种临床遗传检测技术并存关系（检测效能-取代？互补？）临床应用（先后？）反复流产:核型，SKY，多发畸形：CMA，核型智力低下：CMA，核型，脆性XCytoScan可以检测的部份染色体微小缺失异常综合征（列举部分）1p36.3单体1p36的综合征5q35索托综合征7q11.2威廉氏症候群、高钙血症主动脉瓣上部狭窄症候群9q22.3大综合征,增生综合征的例子包括神经纤维瘤，索托斯扎克综合症11p13WAGR综合征,泌尿生殖系统异常,肾母细胞瘤,无虹膜,智力低下11p15.5魏德曼综合征,脐疝-巨舌-巨人症综合征,脐膨出综合征15q11.2安格曼症候群,智力和发育迟缓，睡眠障碍，癫痫发作,拍手,微笑15q11.2普瑞德威利综合征,肌张力减退,身材矮小,多食,肥胖，性腺功能减退16p11.2自闭症16p13.3鲁宾斯坦综合征:智力和运动发育迟缓,拇指与大趾增宽,身材矮小17p13.3米-迪综合征,无脑回畸形,不完全神经细胞迁移造成大脑发育缺陷17p11.2史密斯马盖尼斯综合征,精神发育迟滞，独特的面部特征，睡眠障碍17q11.21型神经纤维瘤病20p12阿拉吉耶综合征:影响肝脏，心脏和身体的其他系统22q11.2软腭-心-面综合征/迪格奥尔格综合征3q26.33q26.3重复综合征,智力缺陷,上颚,鼻孔,心肾脏异常11p15.5魏德曼综合征,巨舌,耳朵皱，低血糖症，肿瘤,学习困难mosiso12p帕利斯特-基利安综合征,高前额,粗面,头发稀疏,眼距宽，宽鼻梁有高腭穹,智力迟钝,肌张力丧失Theend谢谢