染色体微阵列的原理与临床应用 ppt课件
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染色体微阵列技术在神经遗传病诊断的应用
分类
神经系统遗传病分为四大类 4. 染色体病 染色体数目&结构异常所致 先天愚型体细胞中多一个21号染色体(21三体)
染色体微缺失或微重复
症状 体征&诊断
1. 神经系统遗传病症状体征多样 包括共同性&特征性症状
(1) 共同性症状&体征
智能发育不全\痴呆&行为异常 语言障碍\痫性发作&眼球震颤 不自主运动\共济失调&行动笨拙 瘫痪\肌张力增高\肌萎缩&感觉异常 面容异常\五官畸形\脊柱裂&弓形足 指趾畸形\皮肤毛发异常&肝脾肿大
常用的检测方法
染色体数量&结构 \DNA分析 \基因产物检测
染色体检查: 数目异常&结构畸变 染色体>&<23对 染色体断裂后导致缺失\倒位\重复\易位等畸变 检查: 先天愚型患儿&双亲 精神发育迟滞伴体态异 常 多次流产的妇女&丈 夫 生过先天畸形病儿的
双亲
遗传病诊断
可检出
DNA缺失\重复
(4) 遗传物质&基因产物检测
DNA双螺旋结构模型; 第一代测序技术
第二代、第三代、第四代测序技术
遗传学发展史
1956年 1970年 1980年 1986年 1992年 1997 年
• 确认正常人体细胞有46条染色体
• 染色体带型显现技术出现。
• 染色体高分辨率分析技术出现
• 荧光原位杂交技术( FISH )应用于染色体分 析
神经遗传代谢病？
同胞或近亲中发现相同类型的神经性疾病 复发性、发作性意识障碍 不能解释的痉挛步态、小脑共济失调和锥体外系异常综合
征症状 进行性发展的神经性疾患 一个同胞或近亲有精神发育不全 不伴先天躯体异常的精神发育迟缓
染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用指南(2023)解读PPT课件
色体变异的检测。
高分辨率
该技术具有高分辨率的特点，能 够检测到较小的染色体变异，包
括微缺失、微重复等。
自动化程度高
染色体微阵列分析技术实现了自 动化操作，提高了检测效率和准
确性。
技术优势
检测范围广
该技术能够检测多种类型的染色 体变异，包括数目异常和结构异
常等。
准确度高
与传统的核型分析相比，染色体微 阵列分析技术具有更高的准确度和 灵敏度，能够检测到更小的染色体 变异。
采集时间
孕妇外周血样本应在孕12周后进行采集，以确保胎儿DNA在母 血中达到一定浓度。
采集方法
采用无菌技术抽取孕妇静脉血，避免溶血和污染。
样本制备
将抽取的血液样本进行离心分离，提取血浆中的游离DNA，并 进行纯化和浓缩处理。
芯片杂交与扫描
芯片选择
选择具有高分辨率、高灵敏度和高特异性的染色体微 阵列芯片。
临床应用前景
早期筛查
染色体微阵列分析有望应用于孕早期筛查，实现对染色体异常的 早期发现和干预。
精准诊断
该技术能够对染色体微小变异进行精准检测，有助于实现精准诊断 和个性化治疗。
遗传咨询
通过染色体微阵列分析，可以为孕妇提供更准确的遗传咨询，帮助 她们做出更明智的决策。
挑战与问题讨论
技术成本
目前染色体微阵列分析技术成本较高 ，可能限制其在临床的广泛应用。
杂交过程
将制备好的DNA样本与芯片进行杂交，确保杂交过程 充分且均匀。
扫描成像
使用高分辨率扫描仪对杂交后的芯片进行扫描，获取 高质量的荧光信号图像。
数据分析与解读
01
数据预处理
对扫描得到的荧光信号图像进行 预处理，包括背景校正、信号归 一化等。
高分辨率
该技术具有高分辨率的特点，能 够检测到较小的染色体变异，包
括微缺失、微重复等。
自动化程度高
染色体微阵列分析技术实现了自 动化操作，提高了检测效率和准
确性。
技术优势
检测范围广
该技术能够检测多种类型的染色 体变异，包括数目异常和结构异
常等。
准确度高
与传统的核型分析相比，染色体微 阵列分析技术具有更高的准确度和 灵敏度，能够检测到更小的染色体 变异。
采集时间
孕妇外周血样本应在孕12周后进行采集，以确保胎儿DNA在母 血中达到一定浓度。
采集方法
采用无菌技术抽取孕妇静脉血，避免溶血和污染。
样本制备
将抽取的血液样本进行离心分离，提取血浆中的游离DNA，并 进行纯化和浓缩处理。
芯片杂交与扫描
芯片选择
选择具有高分辨率、高灵敏度和高特异性的染色体微 阵列芯片。
临床应用前景
早期筛查
染色体微阵列分析有望应用于孕早期筛查，实现对染色体异常的 早期发现和干预。
精准诊断
该技术能够对染色体微小变异进行精准检测，有助于实现精准诊断 和个性化治疗。
遗传咨询
通过染色体微阵列分析，可以为孕妇提供更准确的遗传咨询，帮助 她们做出更明智的决策。
挑战与问题讨论
技术成本
目前染色体微阵列分析技术成本较高 ，可能限制其在临床的广泛应用。
杂交过程
将制备好的DNA样本与芯片进行杂交，确保杂交过程 充分且均匀。
扫描成像
使用高分辨率扫描仪对杂交后的芯片进行扫描，获取 高质量的荧光信号图像。
数据分析与解读
01
数据预处理
对扫描得到的荧光信号图像进行 预处理，包括背景校正、信号归 一化等。
illumina设备及芯片介绍及临床应用 ppt课件
4
用单个位点来检测某一条染色体 细胞需处于间期 荧光素种类有限 增加探针将导致准确性的下降 固定/核物质扩散 仅能检测5-8条染色体
FISH技术的局限性
5
必须使用对照样本，很难做 家系分析
操作复杂，结果分析复杂
成本高
分辨率有限
不能检测拷贝数中性的染色 体异常（UPD、CNLOH等）， 不能检测多倍体
41
案例1-染色体的重复
1. 病人：两岁男童；先天性畸形；发育迟缓；原因不明 父母：表现型正常
2. G显带分析 病人：11号染色体异常；常规G显带技术检测报告为“dup(11)(q)”； 表现型不正常 母亲：11号染色体异常；表现型正常
Infinium 检测技术灵活地结合。
36
特种疾病的定制芯片
~200K markers
心血管-代谢 疾病
免疫
12-sample
肿瘤研究
B型地中海贫血 假肥大型肌营养不良症（DMD） 脊髓性肌萎缩（SMA）
神经肌肉性疾病 Gaucher’s病/葡萄糖脑苷脂贮积病 Fabry’s病
37
KaryoStudio 软件
MAF >2.5% MAF > 2.5% MAF > 1%
MAF > 1%
35
iSelect 定制芯片-芯片平台 / 技术 / 分析
iScan
HiScan
BeadArray Technology
Infinium Assay
iSelect目前可达 1百万个遗传标记，灵活添加，质量一流。 iSelect适用于 iScan 和 HiScan, 并且可以和 Illumina行业领先的
18
BeadArray 技术
用单个位点来检测某一条染色体 细胞需处于间期 荧光素种类有限 增加探针将导致准确性的下降 固定/核物质扩散 仅能检测5-8条染色体
FISH技术的局限性
5
必须使用对照样本，很难做 家系分析
操作复杂，结果分析复杂
成本高
分辨率有限
不能检测拷贝数中性的染色 体异常（UPD、CNLOH等）， 不能检测多倍体
41
案例1-染色体的重复
1. 病人：两岁男童；先天性畸形；发育迟缓；原因不明 父母：表现型正常
2. G显带分析 病人：11号染色体异常；常规G显带技术检测报告为“dup(11)(q)”； 表现型不正常 母亲：11号染色体异常；表现型正常
Infinium 检测技术灵活地结合。
36
特种疾病的定制芯片
~200K markers
心血管-代谢 疾病
免疫
12-sample
肿瘤研究
B型地中海贫血 假肥大型肌营养不良症（DMD） 脊髓性肌萎缩（SMA）
神经肌肉性疾病 Gaucher’s病/葡萄糖脑苷脂贮积病 Fabry’s病
37
KaryoStudio 软件
MAF >2.5% MAF > 2.5% MAF > 1%
MAF > 1%
35
iSelect 定制芯片-芯片平台 / 技术 / 分析
iScan
HiScan
BeadArray Technology
Infinium Assay
iSelect目前可达 1百万个遗传标记，灵活添加，质量一流。 iSelect适用于 iScan 和 HiScan, 并且可以和 Illumina行业领先的
18
BeadArray 技术
染色体基因芯片的临床应用ppt课件
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)
全基因组芯片 (2010)
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
98%
83%
X chromosome OMIM Morbid genes (177)
100%
93%
RefSeq genes (36,121)
96%
80%
检测路线（（）
OMIM:
Online Mendelian Inheritance in Man 在线人类孟德尔遗传数据库
DECIPHER:国际公共病理性CNVs数据
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。
Zhou Yi, Xie Yingjun，et al. GENE,2014
Zhou Yi , Xie Yingjun，et al. GENE,2014
检测后的报告解释
Clin Genet 2013: 84: 415–
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。
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)
全基因组芯片 (2010)
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
98%
83%
X chromosome OMIM Morbid genes (177)
100%
93%
RefSeq genes (36,121)
96%
80%
检测路线（（）
OMIM:
Online Mendelian Inheritance in Man 在线人类孟德尔遗传数据库
DECIPHER:国际公共病理性CNVs数据
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。
Zhou Yi, Xie Yingjun，et al. GENE,2014
Zhou Yi , Xie Yingjun，et al. GENE,2014
检测后的报告解释
Clin Genet 2013: 84: 415–
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。
染色体微阵列分析技术(CMA)在产前诊断中的应用
拷贝数变异(CNVs)是染色体上较大区域的缺失或重复，可 能导致多种疾病，如自闭症、智力障碍等。CMA技术能够 检测出CNVs，为产前诊断和遗传咨询提供有力支持。
基因组印记异常的案例分析
总结词
基因组印记异常是指基因组中某些基因的印记表达异 常，可能导致胎儿发育异常或疾病，CMA技术有助于 发现基因组印记异常。
原理
通过微阵列芯片与待测样本DNA进行 杂交，检测基因组中碱基序列的变异， 并将变异结果进行高分辨率的定位和 识别。
CMA技术的优势和局限性
优势
高分辨率、高灵敏度、高特异性、快速检测、可检测多种染色体异常和基因组变异。
局限性
无法检测染色体结构异常、无法检测单基因遗传病、无法检测线粒体基因组变异、存在假阳性或假阴性的可能。
印记异常研究
CMA技术能够用于印记异常 的深入研究，为疾病发病机 制和遗传学研究提供有力支 持。
03
CMA技术在产前诊断中的临床 价值
提高产前诊断的准确性和可靠性
CMA技术通过高分辨率的微阵列芯 片，能够检测到染色体的微小变异， 包括拷贝数变异和单核苷酸变异，从 而提高了产前诊断的准确性。
与传统的染色体核型分析相比，CMA 技术具有更高的灵敏度和特异性，能 够更准确地检测出染色体异常，避免 了漏诊和误诊的情况。
降低假阳性率和假阴性率
CMA技术能够更准确地检测出染色体 异常，从而降低了假阳性率和假阴性 率，避免了不必要的侵入性产前诊断 和终止妊娠。
CMA技术可以检测到染色体的微小变 异，而传统的染色体核型分析可能无 法检测到这些变异，因此CMA技术能 够更全面地评估胎儿的染色体异常风 险。
为遗传咨询和生育建议提供依据
CMA技术能够检测出罕见疾病， 如肌萎缩侧索硬化症、脊髓性肌 萎缩症等。
基因组印记异常的案例分析
总结词
基因组印记异常是指基因组中某些基因的印记表达异 常，可能导致胎儿发育异常或疾病，CMA技术有助于 发现基因组印记异常。
原理
通过微阵列芯片与待测样本DNA进行 杂交，检测基因组中碱基序列的变异， 并将变异结果进行高分辨率的定位和 识别。
CMA技术的优势和局限性
优势
高分辨率、高灵敏度、高特异性、快速检测、可检测多种染色体异常和基因组变异。
局限性
无法检测染色体结构异常、无法检测单基因遗传病、无法检测线粒体基因组变异、存在假阳性或假阴性的可能。
印记异常研究
CMA技术能够用于印记异常 的深入研究，为疾病发病机 制和遗传学研究提供有力支 持。
03
CMA技术在产前诊断中的临床 价值
提高产前诊断的准确性和可靠性
CMA技术通过高分辨率的微阵列芯 片，能够检测到染色体的微小变异， 包括拷贝数变异和单核苷酸变异，从 而提高了产前诊断的准确性。
与传统的染色体核型分析相比，CMA 技术具有更高的灵敏度和特异性，能 够更准确地检测出染色体异常，避免 了漏诊和误诊的情况。
降低假阳性率和假阴性率
CMA技术能够更准确地检测出染色体 异常，从而降低了假阳性率和假阴性 率，避免了不必要的侵入性产前诊断 和终止妊娠。
CMA技术可以检测到染色体的微小变 异，而传统的染色体核型分析可能无 法检测到这些变异，因此CMA技术能 够更全面地评估胎儿的染色体异常风 险。
为遗传咨询和生育建议提供依据
CMA技术能够检测出罕见疾病， 如肌萎缩侧索硬化症、脊髓性肌 萎缩症等。
2023年版染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用指南ppt课件
技术优势与局限性
局限性-数据分析复杂性：产生大量的数据需要进行专业的生物信息学分析，对 数据解读和结果判断有一定的难度。
请注意，该扩展结果仅提供了染色体微阵列分析技术的概述部分，包括技术原理 、技术发展历程和技术优势与局限性。在实际应用中，还需进一步了解技术操作 细节、数据分析方法以及在产前诊断中的具体应用案例等内容。
分析总结
该案例展示了染色体微阵列分析技术与其他诊断技术联合应用的优势。在临床实践中，综合运用多种 诊断技术，可以更全面、更准确地评估胎儿的健康状况，为孕妇和家庭提供更全面的遗传咨询服务。
05
前景展望与未来研究 方向
技术改进与优化方向
提高分辨率和检测灵敏度
通过优化实验设计和分析算法，提高染色体微阵列分析技术的分辨 率和检测灵敏度，以更准确地检测染色体变异和基因缺陷。
探针杂交和信号检测
该技术利用特定设计的探针与样本DNA进行杂交，通过检测 杂交信号来识别染色体上的变异。
技术发展历程
1 2 3
第一代技术出现
早期的染色体微阵列分析技术主要基于比较基因 组杂交（CGH）原理，用于检测全基因组的拷贝 数变异。
第二代技术革新
随着技术的发展，出现了基于单核苷酸分辨率的 技术，如单核苷酸多态性（SNP）微阵列，提高 了分辨率和检测精度。
VS
分析总结
该案例提示，虽然染色体微阵列分析技术 具有高分辨率，但面对复杂染色体变异时 ，解读结果仍具有一定的挑战性。需要结 合其他临床信息和专业遗传咨询，进行综 合判断和决策。
案例三：与其他诊断技术的联合应用
案例描述
一位孕妇同时接受了染色体微阵列分析技术和超声检查，两者结果相互印证，更全面地评估了胎儿的 遗传和发育状况。
临床基因组学检验：染色体微阵列技术原理 与临床应用
Genetic/Genomic Disorders
Genomic disorders (number) Trisomy 21 Trisomy 18 Trisomy 13 Mosaic trisomies of other chromosomes
Genomic disorders (structure) More than 400 known disorders
longevity
More than 150 genes prevents cholesterol buildup
精确控制胚胎发育和分化的每一个步骤; 决定了个体的所有生命特征; 决定了个体患各种疾病的可能性.
遗传病：遗传物质发生突变所引起的疾病。 种类：确定的遗传疾病超过7000种。 1、单基因病--涉及一对基因，AR、AD、XR、XD、Y连 锁遗传病。隐性遗传4000，显性遗传3000。 2、多基因病--多对基因和环境共同作用所导致的疾病。 3、染色体病--数目异常及结构异常引起的疾病。 4、体细胞遗传病--体细胞突变如肿瘤。 5、线粒体病--线粒体功能异常为主要起因的一大类疾病。 特征：垂直传递、终生性、发病率低、危害严重、家族性 发病、多无有效治疗。成为危害人类健康的主要疾病。
出生缺陷
出生缺陷
遗传因素
染色体异常（所有新生儿中，染色 体异常占0.92%，多为新发而非遗 传）
单基因突变（多为孟德尔遗传，少 数为新发）
环境因素（理、化、生物因素、生活方式）
遗传+环境因素
基因组：细胞核DNA成分和线粒体DNA分子的总和 基 因: 基因组内一个个具体的结构和功能单位 染色体：基因的载体
复，被収现广泛存在于人类基因组中[1,2]。已有大量研究证实CNVs
袁海明-染色体微阵列的原理与临床应用
产后出生缺陷患儿遗传病诊断
The American Journal of Human Genetics 86, 749–764, May 14, 2010
21698例不明原因发育迟缓、低智，孤独症，多发畸形
芯片（CMA)检测：诊断率15%-20%
核型分析：诊断率仅3%
发育障碍和智力低下等先天缺陷疾病首选CMA
两者均可 No No 100Kb Yes
染色体微缺失和微重复综合征
概念：染色体微阵列技术（chromosomal microarray analysis ，CMA）和荧光原位杂交技术（florescence in situ hybridization， FISH）的应用，使许多用传统染色体核型分 析难以识别的染色体综合征得以发现。 这些综合征缺失和重复的大小多在几百Kb到几兆碱基对。 与单基因病不同，其症状受多基因影响，因而又称连续性 基因缺失或重复综合征(contiguous gene deletion or duplication syndrome）。大部分综合征不能被染色体核型分 析所识别，因而成为微缺失和微重复综合征(microdeletion and microduplication syndrome）。
染色体微阵列技术原理 与临床应用
金域医学检验中心 袁海明
一.出生缺陷概念及概况 二.遗传病常见诊断方法及比较
三.染色体微阵列技术临床应用
四.病例分享
五.染色体微阵列技术局限性、结果
判读及带来的挑战
一.出生缺陷概念及概况
出生缺陷
也称先天异常，是指由于遗传因素、环境因素或两者 共同作用于孕前或孕期，引起胚胎或胎儿在发育过程中
aCGH技术图示：正常对照样品和患者样品基因组DNA用两种不同的荧光染料进 行标记（正常样品用Cy3标记呈现绿色，患者样品用Cy5标记呈现红色）。绿色 峰（Cy3）表明红色信号缺失，与对照样品相比患者DNA样品发生缺失。相反如
2023年版染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用指南解读ppt课件
亲子鉴定与血缘关系确认
该技术也可用于亲子鉴定和血缘关系确认。通过比对父母与胎儿的染色体微阵列数据，可 以确定亲子关系，为解决亲子关系争议提供科学依据。
技术操作流程
1. 样本采集
收集孕妇外周血或绒毛、羊水等胎 儿样本。
2. DNA提取
采用合适的提取方法，从样端修 复、加接术的专业性和复杂性，指南建议加强医生和技术人员的 培训和教育，提高行业整体的技术水平。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
技术在产前诊断中的重要性
提高诊断准确性
染色体微阵列分析技术能够检测到传统细胞学方法难以发现的微小 染色体变异，显著提高了产前诊断的准确性。
预测胎儿遗传疾病风险
通过该技术可以预测胎儿是否携带某些遗传疾病的风险，为家庭提 供生育决策的依据。
指导临床干预
产前诊断为阳性的病例，可以通过染色体微阵列分析技术进一步确 认变异类型和性质，指导临床采取合适的干预措施，保障母婴健康 。
2023年版染色体微阵列分析技术 在产前诊断中的应用指南解读
汇报人：XXX 2023-11-11
contents
目录
• 染色体微阵列分析技术概述 • 指南解读：染色体微阵列分析技术在产前
诊断的应用 • 与传统产前诊断方法的比较 • 临床实践与案例分析 • 未来展望与研究方向 • 结论与总结
01 染色体微阵列分析技术概 述
06 结论与总结
对指南的总体评价
01
全面性与前沿性
指南全面总结了染色体ห้องสมุดไป่ตู้阵列分析技术在产前诊断中的最新研究成果
，同时也兼顾了临床实践的各个方面，为医生提供了详尽的操作建议。
02
实用性与可操作性
指南在介绍技术原理的基础上，详细阐述了技术的操作步骤和流程，
该技术也可用于亲子鉴定和血缘关系确认。通过比对父母与胎儿的染色体微阵列数据，可 以确定亲子关系，为解决亲子关系争议提供科学依据。
技术操作流程
1. 样本采集
收集孕妇外周血或绒毛、羊水等胎 儿样本。
2. DNA提取
采用合适的提取方法，从样端修 复、加接术的专业性和复杂性，指南建议加强医生和技术人员的 培训和教育，提高行业整体的技术水平。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
技术在产前诊断中的重要性
提高诊断准确性
染色体微阵列分析技术能够检测到传统细胞学方法难以发现的微小 染色体变异，显著提高了产前诊断的准确性。
预测胎儿遗传疾病风险
通过该技术可以预测胎儿是否携带某些遗传疾病的风险，为家庭提 供生育决策的依据。
指导临床干预
产前诊断为阳性的病例，可以通过染色体微阵列分析技术进一步确 认变异类型和性质，指导临床采取合适的干预措施，保障母婴健康 。
2023年版染色体微阵列分析技术 在产前诊断中的应用指南解读
汇报人：XXX 2023-11-11
contents
目录
• 染色体微阵列分析技术概述 • 指南解读：染色体微阵列分析技术在产前
诊断的应用 • 与传统产前诊断方法的比较 • 临床实践与案例分析 • 未来展望与研究方向 • 结论与总结
01 染色体微阵列分析技术概 述
06 结论与总结
对指南的总体评价
01
全面性与前沿性
指南全面总结了染色体ห้องสมุดไป่ตู้阵列分析技术在产前诊断中的最新研究成果
，同时也兼顾了临床实践的各个方面，为医生提供了详尽的操作建议。
02
实用性与可操作性
指南在介绍技术原理的基础上，详细阐述了技术的操作步骤和流程，
染色体微阵列技术在产后遗传病诊断的应用
基因芯片结果 chr17p11.2 3.6Mb缺失
诊断：Smith-Magenis Syndrome 临床表现：发育迟缓，轻度到中度智力低下，语言发育迟缓，特殊 面容，行为异常
病例2
女 1岁 癫痫反复发作 精神运动发育迟缓
基因芯片结果： 2q24.3 SCN1A、SCN2A和SCN3A基因缺失 CNV大小：1.3Mb
遗传病的诊断
➢ 核型分析Karyotyping ➢荧光原位杂交 Fluorescence In Situ Hybridization (FISH)
❖ Locus-specific FISH ❖ Chromosome genome painting ➢PCR, Southern, Northern blots, etc. ➢DNA 测序技术 ❖ First-generation-Sanger method ❖ Novel sequencing techniques ➢ CMA芯片技术
探 针又会面临准确性下降的问题。 ➢ 对植入前胚胎的检测，缺乏覆盖全基因组检测的能力
CMA技术
优势
全基因组范围内同时检测染色体数目异常和结构异常如微缺失（deletion ） 和微重复（duplication）并能较准确的测定其大小，并精确定位。 不需要细胞培养，可直接检测血液、羊水(amniotic fluid, AF)和绒毛膜绒 毛(chorionic villus sampling, CVS) 样本，出报告速度更快，结果更加准确 可靠。
传统核型分析技术
是目前较为成熟的遗传性疾病诊断技 术
染色体数量变化、平衡、不平衡易位、转位和显微镜下 可见的大片段缺失和重复。
绒毛活检取材
孕中期羊膜腔穿刺羊水 细胞培养
染色体核型分析
【培训课件-临床基因组学】_第五章 染色体微阵列分析-MYX-广州医学大学
第三代DNA遗传标记：单核苷酸多态性(SNP)
SNP 是指变异频率大于1%的单核苷酸变异。在人类基因组中大概 每1000 个碱基就有一个SNP ，人类基因组30亿碱基对上的SNP 总 量大概是3×106个。
SNP 遍布于整个人类基因组中，根据SNP在基因中的位置， 可分为 基因编码区SNPs（Coding-region SNPs，cSNPs）、 基因周边SNPs（Perigenic SNPs，pSNPs） 以及基因间SNPs（Intergenic SNPs，iSNPs）三类。
拷贝数变异CNVs
不同的CNV对于人类表型有不同的影响，这主要取决于CNV的 大小和位置。
一般来说，大片段CNV可影响多个基因，其致病性则较强；而 小片段CNV累及基因数少，其致病性则较弱。
在人类基因组中，1-10Kb大小的CNV发生频率最高，500Kb以 内的CNV占65-80%，大于1Mb的CNV约占1%。累及外显子区 的CNV致病性较强，累及内含子区的CNV致病性较弱。
第五章 染色体微阵列分析 Chromosomal Microarray Analysis, CMA
Contents
目 录
1 CMA的技术原理
2 CMA相关的基本概念和术语
3 CMA的实验流程
临床案例
孕18周，产前超声显示胎儿羊水量 多，侧脑室增宽（16mm，正常值 小于等于10mm），宫内发育迟缓， 心脏强回声
52,879 phenotype observations in these patients
27,638 open-access copy-number variants
http://dgv.tcag.ca/dgv/app/home
CNVs产生的机制
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传统核型分析技术
是目前较为成熟的遗传性疾病诊断技术
染色体数量变化、平衡、不平衡易位、转位和显微镜下 可见的大片段缺失和重复。
绒毛活检取材
孕中期羊膜腔穿刺羊水
细胞培养
染色体核型分析
核型分析局限性
材料受限，需要新鲜的组织、血样进行活细胞培养 不能分辨长度在10Mb以下染色体片断的缺失、重复或易位 染色体亚端粒区域异常诊断率较低 不能检测LOH和UPD
染色体异常（所有新生儿中，染色 体异常占0.92%，多为新发而非遗 传）
遗传因素
单基因突变（多为孟德尔遗传，少 数为新发）
出生缺陷
环境因素（理、化、生物因素、生活方式） 遗传+环境因素
基因组：细胞核DNA成分和线粒体DNA分子的总和 基 因: 基因组内一个个具体的结构和功能单位
染色体：基因的载体
细胞核DNA: 46条染色体，30亿个碱基，编码21000个
二.遗传病常见诊断方法及比较
遗传病的诊断
染色体核型分析Karyotyping
荧光原位杂交 Fluorescence In Situ Hybridization (FISH)
染色体微阵列技术Chromosomal microarray analysis
(CMA) 测序技术
First-generation-Sanger method Novel sequencing techniques
发病、多无有效治疗。成为危害人类健康的主要疾病。
Genetic/Genomic Disorders Genomic disorders (number) Trisomy 21 Trisomy 18 Trisomy 13 Mosaic trisomies of other chromosomes Genomic disorders (structure) More than 400 known disorders Monogenic disorders Dominant (4,000) Recessive (3,000) Multigenic disorders Genes + Environments
染色体微阵列技术原理 与临床应用
一.出生缺陷概念及概况 二.遗传病常见诊断方法及比较
三.染色体微阵列技术临床应用
四.病例分享
五.染色体微阵列技术局限性、结果
判读及带来的挑战
一.出生缺陷概念及概况
出生缺陷
也称先天异常，是指由于遗传因素、环境因素或两者 共同作用于孕前或孕期，引起胚胎或胎儿在发育过程中
Chromosome 13q13-14
Chromosome 21q21
荧光标记的DNA探针
中期分裂相
间期细胞核
FISH局限性
只能检测已知突变的疾病，对背景未知的基因引发的疾病无法检测。
不能分辨LOH和UPD
一次最多只能检测5-8个位点，无法进行整个基因组的检测，增加探 针又会面临准确性下降的问题。
发生获得。aCGH芯片能够定位DNA拷贝数量变化在基因组的位置。
SNP array
精确控制胚胎发育和分化的每一个步骤; 决定了个体的所有生命特征; 决定了个体患各种疾病的可能性.
遗传病：遗超过7000种。
1、单基因病--涉及一对基因，AR、AD、XR、XD、Y连 锁遗传病。隐性遗传4000，显性遗传3000。 2、多基因病--多对基因和环境共同作用所导致的疾病。 3、染色体病--数目异常及结构异常引起的疾病。 4、体细胞遗传病--体细胞突变如肿瘤。 5、线粒体病--线粒体功能异常为主要起因的一大类疾病。 特征：垂直传递、终生性、发病率低、危害严重、家族性
发生解剖学结构和/或功能上的异常。
2012年卫生部统计我国出生缺陷率达5.6%，每年新增 出生缺陷患儿90-120万例。 随着二胎政策的全面放开，孕妇年龄增加及环境因素 影响，估计出生缺陷数量还会增加。 保守估计，我国有上千万的罕见病群体，几乎无法得 到有效诊断和治疗，甚至遭到严重歧视。
出生缺陷
传统核型分析技术
除了染色体非整倍体，染色体微缺失和微重复等基因组失衡是导致胎儿发 育迟缓、畸形和其他先天性疾病的主要原因。
Structural variation in the human genome and its role in disease[J]. Annu Rev Med. 2010,61:437-55
aCGH技术图示：正常对照样品和患者样品基因组DNA用两种不同的荧光染料进 行标记（正常样品用Cy3标记呈现绿色，患者样品用Cy5标记呈现红色）。绿色 峰（Cy3）表明红色信号缺失，与对照样品相比患者DNA样品发生缺失。相反如
果Cy5信号增强显示为红色峰（红色箭头），表明患者DNA样品特定基因组区域
对植入前胚胎的检测，缺乏覆盖全基因组检测的能力
染色体微阵列技术（chromosomal microarray analysis）
微阵列比较基因组杂交(array comparative genomic hybridization, aCGH) SNP array
微阵列比较基因组杂交技术
(array comparative genomic hybridization, aCGH)
单细胞分析
高分辨率分析
荧光原位杂交技术（fluorescent in-situ hybridization，FISH)
可对相应位点的缺失、重复、易位及多倍体等染色体异常作出诊断 提高了染色体异常的诊断精度 FISH探针能同时与分裂期染色体或间期核染色丝特异杂交----无需细
胞培养，可用于单细胞分析
基因。 线粒体DNA: 双链闭合环状分子，16569个碱基，编码 37个基因，编码2种rRNA、22种tRNA和13种氧化磷酸 化相关蛋白。
Progeria syndrome
A point mutation of the LMNA gene
longevity
More than 150 genes prevents cholesterol buildup