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微阵列-比较基因组杂交技术:给人体基因组做“CT”

来源:《中国医药报》
摘要:而如果说要给人体全基因组做一次“CT”,有人会说这真疯狂。可源于上世纪末发展于本世纪初的一项新技术——微阵列-比较基因组杂交技术,却让这个疯狂的想法变成了现实。▲基因检测新技术现代医学研究证明,人类所有的疾病(外伤事故除外),以及健康状况和发展趋向都有其特定的内因和外因。基因组是生命的蓝图,基因的功......

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  提起“CT”,大家一定都不陌生。这种方法检查方便,迅速安全,无痛、无损伤,图像清晰,密度分辨力高,解剖关系明确,病变显影清楚,大大提高了体内病变(如颅内占位病变、血管病变、脑萎缩等)的诊断水平,能够协助确定病变的病理性质,因而深受广大医务工作者及患者的欢迎。而如果说要给人体全基因组做一次“CT”,有人会说这真疯狂。可源于上世纪末发展于本世纪初的一项新技术——微阵列-比较基因组杂交技术,却让这个疯狂的想法变成了现实。
  ▲基因检测新技术
  现代医学研究证明,人类所有的疾病(外伤事故除外),以及健康状况和发展趋向都有其特定的内因和外因。内因即为人体内某个/些基因,而外因则是包括人们生活方式在内的外部环境因素。基因组是生命的蓝图,基因的功能作用在特定的环境条件下呈现。基因组医学专家们可以像检查建造高楼大厦的图纸是否存在差错,甄别确定大楼故障产生的原因一样,通过基因检测帮助临床大夫迅速正确对症下药,使患者尽快康复;而且,还可以在出现临床症状时发现某个人具有哪些疾病倾向,并分析其未来患这些疾病的风险度,使每个受检者能提前预知某些疾病的发生风险,帮助健康咨询师为客户提供有针对性的个性化健康管理方案,即好比在大楼尚未建造之前就在图纸里找到缺陷,从而改善不足之处,妥善预防事故的发生。
  微阵列-比较基因组杂交技术是基因检测的一项新技术,与DNA直接测序法互补。它以DNA克隆或cDNA微阵列作为杂交靶,可以将基因组中感兴趣的靶点DNA/cDNA克隆点样于玻片上做成微阵列芯片,然后将等量的不同荧光标记的待检组织和正常组织的全基因组DNA,经人Cot-1DNA封闭非特异性重复序列后,同时杂交到上述微阵列芯片上,用微阵列每个靶点上两种信号的荧光比率来反映待测基因组DNA在相应的序列或基因上的拷贝数变化(如同检测基因书架上是否有整个文件丢失或缺页)。换句话说,该技术对基因组中关键区域进行系统性的一一扫描(从4.4万个到24.4万个检测点不同的分辨率,平均每个基因“文件”被抽检10处),并解读蕴含其中的遗传信息,这无异于给基因组做一次全面的“CT”。
  ▲适合的疾病
  目前的研究成果表明,主要有两大类疾病与基因拷贝数变异相关,即是微阵列-比较基因组杂交技术的适应证。
  第一类疾病为肿瘤。目前,利用微阵列-比较基因组杂交技术进行肿瘤基因组的研究已成为肿瘤研究中的热点,并迅速应用于临床实践。既可以用全基因组芯片对受检者所有的已知和未知基因进行全面筛查,检出病因或隐患,及时治疗或预防,或是根据临床指征针对某个特定染色体或基因组的一段区域专门设计,也可以根据特定肿瘤的特点和现有的生物学信息,选取较易产生基因不平衡的区段进行精细分析。数据充分的肿瘤类型有乳腺癌肺癌、恶性皮肤瘤、前列腺癌等等。另外,由于基因表达谱与疾病预后有着紧密的相关性,运用该技术对乳腺癌的相关检测被美国食品药品管理局(FDA)批准应用于临床预后服务。
  另一类疾病是人类遗传性发育异常疾病。许多先天性疾病,如各种畸形和智力缺陷,常常伴随染色体的异常。常规的核型分析最多可将染色体区分为550多条明暗相间的带型,以此判定染色体异常的部位。荧光原位杂交技术(FISH)虽大大提高了染色体检测的灵敏度和分辨率,但该技术一次只能检测一个或几个候选位点。近年来,许多医学中心使用微阵列-比较基因组杂交技术对遗传性疾病所伴随的染色体异常进行了全面系统的分析,不仅获得了与核型分析和FISH一致的结果,而且具有更高的分辨率,能进行更高通量的筛选。在一些实践中,这种基因组“CT”的方法还发现了核型分析和FISH技术未能检测到的染色体微小异常。此外,对于许多疑难杂症,其他检测方法无能为力或无从下手,而基因组“CT”可能可以大显身手,找出疾病元凶。
  ▲尚存局限
  微阵列-比较基因组杂交技术虽说拥有分辨率高、通量大、自动化程度高等优势,但亦存在一定的局限性,主要表现在以下三个方面:第一,这种基因组“CT”尚不能检测平衡性的基因组易位及倒位,也就是说无法检测那些数量不变而位置方向改变的基因组片段(即文件放错了地方);第二,目前来说,这种基因组“CT”对变异信息的检测率随疾病不同而不同,在有些疾病中,检测率可达99%,而在另一些疾病中,检测率可能只有70%;第三,虽说基因组“CT”可以检测到很多基因组中的变异,但不是所有的变异都已经与疾病表型建立了联系,这就好比警察抓到了某些疑犯,但由于证据不足而无法将其“定罪”,必须等待新证据(研究结果)。
  微阵列-比较基因组杂交技术这项新技术的出现无疑有着广泛的基础科研和临床应用的价值,如果将其与不断完善的人类基因组序列信息结合起来,必将加速发现疾病相关的基因变异,阐明疾病发生发展的机制,为基因诊断和个性化医疗健康管理开辟新的前景。
   (祁鸣 曾强 周宇)
作者:
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