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全基因組芯片掃描技術助力自閉癥研究
自閉癥又稱孤獨癥，是一種毀滅性的神經(jīng)系統(tǒng)失調導致的發(fā)育障礙，這種疾病被認為是目前世界范圍內影響兒童zui嚴重的公共健康問題之一。

對于此類智力落后相關的復雜性疾病成因，常常需要進行多方面多因素分析，基因組拷貝數(shù)變異（copy number variations, CNVs）就是其中的致病原因之一?；蚪M拷貝數(shù)變異CNVs是指染色體某段區(qū)域發(fā)生的重復（duplication）或者缺失，它與點突變（point mutation）的區(qū)別是前者是基因組某一段區(qū)域發(fā)生重復或缺失，而后者是基因組某一個位點發(fā)生變異。

染色體基因芯片分析（Chromosomal Microarray Analysis，CMA）能在全基因組范圍內同時檢測很多種因染色體拷貝數(shù)變異而導致的疾病，因為其通量大，分辨率高，技術平臺日益成熟，目前染色體基因芯片已經(jīng)逐步應用于多種疾病的臨床診斷和研究。

來自上海兒童醫(yī)學中心等處的研究人員收集了多例臨床表現(xiàn)為多發(fā)畸形/不明原因智力落后患者臨床表型的樣品，進行高分辨全基因組芯片 （Affymetrix CytoScanHD）檢測，嘗試揭示這類疾病的致病原因，對疾病進行基因診斷，并詳細描述了基因芯片原始數(shù)據(jù)分析過程，用以規(guī)范芯片數(shù)據(jù)分析流程。

首先研究人員收集了多發(fā)畸形（是指至少兩個系統(tǒng)受累，常規(guī)染色體核型分析排除常見的三體綜合癥），以及不明原因智力落后（患者體檢和智力測定顯示明顯落后于同年齡同性別正常小孩）的患者樣品，通過外周血常規(guī)染色體核型分析，排除常規(guī)染色體核型異常樣品，然后抽取基因組DNA，利用Affymetrix CytoScanHD進行染色體基因組芯片分析，芯片產(chǎn)生的Cel原始數(shù)據(jù)用CHAS軟件轉換成CYCHP文件，zui后根據(jù)一系列工作流程解釋于臨床。對于新發(fā)區(qū)域拷貝數(shù)變異，檢測患者父母的樣本以判定該變異是新生（de novo）變異還是遺傳變異。

Affymetrix Genechip Scaner產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)Cel文件，經(jīng)過Affymetrix自帶軟件AGCC（Affymetrix GeneChip Convert Console）將Cel文件轉換成Cychp文件，Cychp文件用Affymetrix自帶軟件CHAS（Chromosome Analysis Suite）分析。通過和各種數(shù)據(jù)庫結合，每個患者CNV的性質根據(jù)一系列完整的流程zui終分成四類：臨床致病性CNV（Variation of clinic significance, VCS）、臨床可能致病性（Variation of possible significance, VPS）、不能解釋（Variation of unknown,VUS）以及良性CNV（Benign CNV）。

研究人員在31.5%的患者樣品中檢測出了染色體的異常，其中發(fā)生異常改變zui多的是7號和17號染色體。這項研究表明基因組拷貝數(shù)變異是多發(fā)畸形和/或不明原因智力落后患者的主要致病原因之一，利用CytoScanHD芯片檢測患有此類疾病患者的基因變異，陽性率顯著高于常規(guī)染色體核型分析。

以往經(jīng)典地針對多發(fā)畸形和智力落后患者的檢測手段主要是細胞遺傳學的方式。細胞遺傳學主要研究染色體畸變與遺傳病的關系，對于遺傳咨詢和產(chǎn)前診斷具有重要意義。目前主要的研究方法有: 1.染色體核型分析;2. FISH（fluorescence in situ hybridization）技術;3.基因組芯片雜交。

其中基因組芯片雜交技術是FISH技術的一大延伸與重大飛躍，它通過單一的一次雜交，可對某一樣本整個基因組的染色體拷貝數(shù)量的變化進行檢查。

根據(jù)其原理有兩種類型芯片：一種是比較基因組芯片（comparative genomic in situ,CGH），其基本原理是用不同的熒光染料通過缺口平移法分別標記患者樣本和正常樣本的DNA制成探針，并與正常樣本染色體進行共雜交，以在染色體上顯示的患者與正常對照的熒光強度的不同來反映整個患者基因組DNA表達狀況的變化，再借助于圖像分析技術可對染色體拷貝數(shù)量的變化進行定量研究,此類技術以Agilent和Nimblegen為代表;另外一種是基因分型陣列芯片（Genotyping array），其根本原理是不需要正常對照，它是根據(jù)自身相互間SNP位點對比，zui后和Hapmap數(shù)據(jù)庫正常人對比。此類技術以Affymetrix和Illumina為代表。

基因芯片作為細胞遺傳學檢測手段中的一種，有相對以往經(jīng)典的遺傳學檢測*的優(yōu)勢：①能在全基因組范圍內同時檢測很多種因染色體失衡而導致的疾病;②能同時檢測到染色體的缺失（deletion）和增加（duplication），并能準確地測定其大小;③能檢測到≥10%水平的嵌合體;④分辨率高，相比傳統(tǒng)核型分析高出近千倍。染色體基因芯片分析檢測平臺及技術日益成熟，已經(jīng)逐步應用于多種疾病的臨床診斷和研究，為分子診斷平臺的完善提供了重要的。

2010年，美國醫(yī)學遺傳協(xié)會公布指南，將基因芯片作為不明原因智力落后，多發(fā)畸形不是明確的綜合征，孤獨癥，發(fā)育遲緩的一線檢測技術，而不再是傳統(tǒng)的G顯帶染色體分辨技術。從這項研究來看，CytoScanHD芯片檢測的陽性率也比常規(guī)染色體核型分析的陽性率高一個數(shù)量等級，F(xiàn)isher's檢驗有明顯的統(tǒng)計學意義（p=0.001）。

不過研究人員也指出，傳統(tǒng)核型分析也有它的優(yōu)勢，基因芯片不能檢測平衡易位，也不能檢測倒置，也不能檢測點突變，同時還會檢測出很多意義不明的拷貝數(shù)變異。而傳統(tǒng)的核型分析可以檢測平衡易位和倒置。所以也不能*摒棄傳統(tǒng)的染色體常規(guī)檢測。

目前研究發(fā)現(xiàn)某些疾病與點突變有關，如很多單基因疾病;而有些疾病與基因組拷貝數(shù)的變化有關，比如一些三體綜合癥、1q21微缺失綜合征以及Miller-Dieker綜合征等;更多情況下很多復雜性疾病由點突變和拷貝數(shù)變異共同組成其致病原因，如孤獨癥，先天性心臟病等。

總而言之，將CMA技術應用于臨床診斷為先天性多發(fā)畸形和智力落后的患者，將會大大提高分子遺傳學方法對這些疾病患者的診斷效率，為患者的病因解釋、個體化診療和遺傳咨詢等方面給予極大的幫助。