Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Сравнительная геномная гибридизация (CGH) - это молекулярно- цитогенетический метод анализа вариаций числа копий (CNV) относительно уровня плоидности в ДНК тестового образца по сравнению с эталонным образцом без необходимости культивирования клеток. Целью этого метода является быстрое и эффективное сравнение двух образцов геномной ДНК, полученных из двух источников, которые чаще всего тесно связаны, поскольку есть подозрение, что они содержат различия с точки зрения увеличения или уменьшения целых хромосом или субхромосомных участков.(часть целой хромосомы). Этот метод был первоначально разработан для оценки различий между хромосомными наборами солидной опухоли и нормальной ткани [1] и имеет улучшенное разрешение 5–10 мегабаз по сравнению с более традиционными методами цитогенетического анализа с использованием полос Гимзы и флуоресценции in situ. гибридизация (FISH), которые ограничены разрешением используемого микроскопа. [2] [3]

Это достигается за счет использования конкурентной флуоресцентной гибридизации in situ. Короче говоря, это предполагает выделение ДНК из двух источников, подлежащее сравнению, наиболее часто тестовый и эталонный источника, независимой маркировки каждой ДНК образца с флуорофорами (флуоресцентные молекулы) разных цветов ( как правило , красные и зеленый), денатурацией из ДНК, чтобы она была одноцепочечной, и гибридизация двух полученных образцов в соотношении 1: 1 с нормальным метафазным распределением хромосом, с которыми меченые образцы ДНК будут связываться в своем локусе.происхождения. Затем с помощью флуоресцентного микроскопа и компьютерного программного обеспечения различные флуоресцентные сигналы сравниваются по длине каждой хромосомы для идентификации хромосомных различий между двумя источниками. Более высокая интенсивность цвета тестового образца в определенной области хромосомы указывает на усиление материала этой области в соответствующем исходном образце, тогда как более высокая интенсивность цвета эталонного образца указывает на потерю материала в тестовом образце в этом конкретном образце. область. Нейтральный цвет (желтый, когда метки флуорофора красные и зеленые) указывает на отсутствие разницы между двумя образцами в этом месте. [2] [3]

CGH способен обнаруживать только несбалансированные хромосомные аномалии . Это связано с тем, что сбалансированные хромосомные аномалии, такие как реципрокные транслокации , инверсии или кольцевые хромосомы , не влияют на количество копий, что и обнаруживается технологиями CGH. Однако CGH позволяет исследовать все 46 хромосом человека в одном тесте и обнаруживать делеции и дупликации даже в микроскопическом масштабе, что может привести к идентификации генов-кандидатов для дальнейшего изучения другими цитологическими методами. [2]

Благодаря использованию микрочипов ДНК в сочетании с методами CGH была разработана более специфическая форма массива CGH (aCGH), позволяющая измерять CNV по локусу с повышенным разрешением до 100 килобаз . [4] [5] Этот усовершенствованный метод позволяет выявить этиологию известных и неизвестных состояний.

История [ править ]

Мотивация, лежащая в основе развития CGH, проистекает из того факта, что доступные формы цитогенетического анализа в то время ( giemsa banding и FISH ) были ограничены в их потенциальном разрешении микроскопами, необходимыми для интерпретации полученных ими результатов. Кроме того, интерпретация полос Гимзы может быть неоднозначной и, следовательно, снижает надежность, и оба метода требуют больших трудозатрат, что ограничивает локусы, которые могут быть исследованы. [4]

Первый отчет об анализе CGH был сделан Каллиониеми и его коллегами в 1992 году из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, которые использовали CGH для анализа солидных опухолей. Они достигли этого путем прямого применения метода как к клеточным линиям рака груди, так и к первичным опухолям мочевого пузыря , чтобы установить кариотипы клеток с полным числом копий . Им удалось идентифицировать 16 различных областей амплификации, многие из которых были новыми открытиями. [1]

Вскоре после этого в 1993 году дю Мануар и др. сообщили практически о той же методологии. Авторы нарисовали серию отдельных человеческих хромосом из библиотеки ДНК с двумя разными флуорофорами в разных пропорциях, чтобы проверить методику, а также применили CGH к геномной ДНК пациентов, страдающих синдромом Дауна или Т-клеточным пролимфоцитарным лейкозом, а также клетками линия клеток почечной папиллярной карциномы. Был сделан вывод, что полученные соотношения флуоресценции были точными и что различия между геномной ДНК из разных типов клеток можно было обнаружить, и, следовательно, что CGH был очень полезным инструментом цитогенетического анализа. [6]

Первоначально широкое использование технологии CGH было затруднено, поскольку протоколы не были единообразными, и поэтому возникали несоответствия, особенно из-за неопределенности в интерпретации данных. [3] Однако в 1994 г. был опубликован обзор, в котором подробно описывался легко понятный протокол [7], а программное обеспечение для анализа изображений стало коммерчески доступным, что позволило использовать CGH во всем мире. [3] В качестве новых методов , таких как микродиссекции и вырожденной олигонуклеотидной загрунтованных полимеразной цепной реакции(DOP-PCR) стала доступной для создания продуктов ДНК, стало возможным применить концепцию CGH к меньшим хромосомным аномалиям, и, таким образом, разрешение CGH было улучшено. [3]

Реализация массива CGH, при котором микроматрицы ДНК используются вместо традиционной подготовки метафазных хромосом, была впервые предложена Solinas-Tolodo et al. в 1997 г. с использованием опухолевых клеток [8] и Pinkel et al. в 1998 году с использованием клеток рака груди. [9] Это стало возможным благодаря проекту « Геном человека», который создал библиотеку клонированных фрагментов ДНК с известными местоположениями по всему геному человека , причем эти фрагменты использовались в качестве зондов на ДНК-микрочипе. [10] Теперь пробы различного происхождения, такие как кДНК, продукты геномной ПЦР и бактериальные искусственные хромосомы.(ВАС) можно использовать на микрочипах ДНК, которые могут содержать до 2 миллионов зондов. [10] Array CGH автоматизирован, обеспечивает большее разрешение (до 100 kb), чем традиционный CGH, поскольку зонды намного меньше, чем препараты метафазы, требуют меньшего количества ДНК, могут быть нацелены на определенные хромосомные области, если это необходимо, и упорядочены, и поэтому быстрее анализировать, что делает его гораздо более адаптируемым для диагностических целей. [10] [11]

Рисунок 1. Схема протокола CGH.

Основные методы [ править ]

Подготовка слайда в метафазе [ править ]

ДНК на слайде является эталонным образцом и, таким образом, получена от кариотипически нормального мужчины или женщины, хотя предпочтительно использовать женскую ДНК, поскольку они обладают двумя Х-хромосомами, которые содержат гораздо больше генетической информации, чем мужская Y-хромосома. Используются стимулированные фитогемагглютинином лимфоциты периферической крови. 1 мл гепаринизированной крови добавляют к 10 мл культуральной среды и инкубируют в течение 72 часов при 37 ° C в атмосфере 5% CO 2 . Для остановки митоза клеток добавляют колхицин, затем клетки собирают, обрабатывают гипотоническим хлоридом калия и фиксируют в смеси метанол / уксусная кислота в соотношении 3: 1 . [3]

Затем одну каплю клеточной суспензии следует капнуть на очищенное этанолом предметное стекло с расстояния около 30 см, оптимально это следует проводить при комнатной температуре и уровне влажности 60–70%. Слайды следует оценивать путем визуализации с помощью фазово-контрастного микроскопа, следует наблюдать минимальную цитоплазму, хромосомы не должны перекрываться, иметь длину 400–550 полос без разделенных хроматид и в конечном итоге должны выглядеть темными, а не блестящими. Затем слайды необходимо сушить на воздухе в течение ночи при комнатной температуре, и любое дальнейшее хранение следует проводить группами по четыре при -20 ° C либо с гранулами кремнезема, либо с азотом.присутствует для поддержания сухости. Следует тестировать разных доноров, поскольку гибридизация может быть разной. Можно использовать имеющиеся в продаже слайды, но их всегда следует сначала протестировать. [3]

Выделение ДНК из тестовой и эталонной тканей [ править ]

Стандартные экстракции фенола используются для получения ДНК из теста или ссылок (кариотипический нормальный индивидуум) ткань, который включает в себя комбинацию Трис - этилендиаминтетрауксусная кислоте и фенол с водным раствором ДНК в равных количествах. После этого следует разделение путем перемешивания и центрифугирования, после чего водный слой удаляют и дополнительно обрабатывают эфиром, и, наконец, для концентрирования ДНК используют осаждение этанолом . [3]

Может быть выполнено с использованием имеющихся в продаже наборов для выделения ДНК на основе аффинных колонок . [3]

Предпочтительно, чтобы ДНК извлекалась из свежей или замороженной ткани, поскольку это будет наивысшего качества, хотя теперь можно использовать архивный материал, фиксированный формалином или залитый парафином, при условии соблюдения соответствующих процедур. 0,5-1 мкг ДНК достаточно для эксперимента CGH, хотя, если желаемое количество не получено, для амплификации ДНК может применяться ДОФ-ПЦР, однако в этом случае важно применять ДОФ-ПЦР как для теста, так и для эталонные образцы ДНК для повышения надежности. [3]

Маркировка ДНК [ править ]

Ник-трансляция используется для мечения ДНК и включает разрезание ДНК и замену нуклеотидов, меченных флуорофором (прямое мечение) или биотином или оксигенином, для добавления конъюгированных с флуофором антител позже (непрямое мечение). Затем важно проверить длину фрагментов как тестируемой, так и эталонной ДНК с помощью гель-электрофореза , так как для оптимальной гибридизации они должны находиться в диапазоне 500-1500 килобайт. [3]

Блокировка [ править ]

ДНК Cot-1 корпорации Life Technologies Corporation (плацентарная ДНК, обогащенная повторяющимися последовательностями длиной 50-100 пар оснований) добавляется для блокирования нормальных повторяющихся последовательностей ДНК, особенно в центромерах и теломерах , поскольку эти последовательности, если их обнаруживают, могут снижать коэффициент флуоресценции и вызывать прибыли или убытки, чтобы избежать обнаружения. [3]

Гибридизация [ править ]

Смешивают 8–12 мкл каждого из меченых тестируемых и меченых эталонных ДНК и добавляют 40 мкг ДНК Cot-1, затем осаждают и затем растворяют в 6 мкл гибридизационной смеси, которая содержит 50% формамида для снижения температуры плавления ДНК и 10% сульфата декстрана. для увеличения эффективной концентрации зонда в физиологическом растворе цитрата натрия (SSC) при pH 7,0. [3]

Денатурация предметного стекла и зондов проводится отдельно. Предметное стекло погружают в 70% формамид / 2xSSC на 5–10 минут при 72 ° C, в то время как зонды денатурируют путем погружения в водяную баню с температурой 80 ° C на 10 минут и сразу же добавляют к препарату метафазного предметного стекла. Затем эту реакцию закрывают покровным стеклом и оставляют на два-четыре дня во влажной камере при 40 ° C. [3]

Затем покровное стекло удаляют и промывают 5 минут: три с использованием 2xSSC при комнатной температуре, одно при 45 ° C с 0,1xSSC и одно с использованием TNT при комнатной температуре. Затем реакционную смесь предварительно инкубируют в течение 10 минут, затем следует 60-минутная инкубация при 37 ° C, еще три промывания по 5 минут TNT, затем одна промывка 2xSSC при комнатной температуре. Затем предметное стекло сушат, используя серию этанола 70% / 96% / 100% перед контрастным окрашиванием DAPI (0,35 мкг / мл) для идентификации хромосом и запечатывания покровным стеклом. [3]

Визуализация и визуализация флуоресценции [ править ]

Для визуализации требуется флуоресцентный микроскоп с соответствующими фильтрами для окрашивания DAPI, а также два используемых флуорофора, и эти фильтры также должны минимизировать перекрестные помехи между флуорофорами, например узкополосные фильтры. Микроскоп должен обеспечивать равномерное освещение без хроматических вариаций, быть соответствующим образом выровненным и иметь объектив типа «план», который является апохроматическим и дает увеличение x63 или x100. [3]

Изображение должно быть записано с помощью камеры с пространственным разрешением не менее 0,1 мкм на уровне образца и давать изображение размером не менее 600x600 пикселей. Камера также должна иметь возможность интегрировать изображение в течение как минимум 5-10 секунд с минимальным фотометрическим разрешением 8 бит. [3]

Специальное программное обеспечение CGH коммерчески доступно для этапа обработки изображений и требуется для вычитания фонового шума, удаления и сегментации материалов не хромосомного происхождения, нормализации коэффициента флуоресценции, выполнения интерактивного кариотипирования и масштабирования хромосом до стандартной длины. «Кариотип относительного числа копий», который представляет хромосомные области с делециями или амплификациями, генерируется путем усреднения соотношений ряда высококачественных метафаз и нанесения их на идеограмму, диаграмму, идентифицирующую хромосомы на основе структуры полос. Интерпретация профилей соотношения проводится либо с использованием фиксированных, либо статистических пороговых значений ( доверительные интервалы). При использовании доверительных интервалов выигрыш или потеря определяются, когда 95% коэффициента флуоресценции не содержит 1,0. [3]

Дополнительные примечания [ править ]

Следует проявлять особую осторожность, чтобы избежать загрязнения любого этапа, связанного с ДНК, особенно с тестовой ДНК, поскольку загрязнение образца нормальной ДНК приведет к искажению результатов ближе к 1,0, поэтому отклонения могут остаться незамеченными. Для подтверждения результатов можно использовать эксперименты FISH, ПЦР и проточной цитометрии . [4] [12]

Сравнительная геномная гибридизация массивов [ править ]

Сравнительная геномная гибридизация на основе массива (также на основе сравнительной геномной гибридизации на основе микрочипов, матрица CGH, матрица CGH, aCGH) - это молекулярно- цитогенетический метод обнаружения изменений числа копий хромосомы в масштабе всего генома и с высоким разрешением. [13] Array CGH сравнивает геном пациента с эталонным геномом и выявляет различия между двумя геномами и, следовательно, определяет участки геномного дисбаланса у пациента, используя те же принципы конкурентной флуоресценции in situ гибридизации, что и традиционный CGH.

С введением массива CGH было преодолено главное ограничение обычного CGH - низкое разрешение. В массиве CGH метафазные хромосомы заменены клонированными фрагментами ДНК (+ 100–200 т.п.н.), точное расположение которых в хромосоме известно. Это позволяет более детально обнаруживать аберрации и, кроме того, позволяет отображать изменения непосредственно на геномной последовательности. [14]

Array CGH оказался специфическим, чувствительным, быстрым и высокопроизводительным методом со значительными преимуществами по сравнению с другими методами, используемыми для анализа изменений числа копий ДНК, что делает его более удобным для диагностических приложений. Используя этот метод, можно обнаружить изменения числа копий на уровне 5–10 килобаз последовательностей ДНК. [15] По состоянию на 2006 год , даже массивы CGH ( HR-CGH ) с высоким разрешением могут точно определять структурные вариации (SV) при разрешении 200 пар оснований. [16] Этот метод позволяет идентифицировать новые повторяющиеся хромосомные изменения, такие как микроделеции и дупликации, в человеческих условиях, таких какрак и врожденные дефекты из-за хромосомных аберраций.

Рисунок 2. Протокол Array-CGH.

Методология [ править ]

Массив CGH основан на том же принципе, что и обычный CGH. В обоих методах ДНК из эталонного (или контрольного) образца и ДНК из тестируемого (или пациента) образца по-разному метят двумя разными флуорофорами и используют в качестве зондов , которые конкурентно гибридизуются на мишенях из нуклеиновых кислот . В обычном CGH целью является эталонный метафазный разброс. В массиве CGH эти мишени могут быть геномными фрагментами, клонированными в различных векторах (таких как ВАС или плазмиды ), кДНК или олигонуклеотидах . [17]

Рисунок 2. [14] представляет собой схематический обзор метода массива CGH. ДНК из исследуемого образца помечена красным флуорофором ( цианин 5), а эталонный образец ДНК помечен зеленым флуорофором (цианин 3). Равные количества двух образцов ДНК смешивают и совместно гибридизируют с получением микрочипа ДНК из нескольких тысяч равномерно расположенных клонированных фрагментов ДНК или олигонуклеотидов, которые были нанесены на матрицу в трех экземплярах. После гибридизации системы цифрового изображения используются для захвата и количественной оценки относительной интенсивности флуоресценции каждого из гибридизированных флуорофоров. [17]Результирующее соотношение интенсивностей флуоресценции пропорционально отношению числа копий последовательностей ДНК в тестовом и эталонном геномах. Если интенсивности флурохромов равны на одном зонде, эта область генома пациента интерпретируется как имеющая одинаковое количество ДНК в исследуемом и контрольном образцах; если есть измененное соотношение Cy3: Cy5, это указывает на потерю или усиление ДНК пациента в этой конкретной области генома. [18]

Технологические подходы к массиву CGH [ править ]

Профиль ACGH линии клеток нейробластомы IMR32

Array CGH был реализован с использованием самых разных методов. Следовательно, некоторые преимущества и ограничения массива CGH зависят от выбранной техники. Первоначальные подходы использовали массивы, полученные из больших вставок клонов геномной ДНК, таких как ВАС . Использование BAC обеспечивает достаточно интенсивные сигналы для обнаружения единичных изменений и точного определения границ аберраций. Однако исходные выходы ДНК изолированных клонов ВАС низкие, и необходимы методы амплификации ДНК. Эти методы включают опосредованную лигированием полимеразную цепную реакцию (ПЦР), ПЦР с вырожденными праймерами с использованием одного или нескольких наборов праймеров и амплификацию по методу катящегося круга . [19]Массивы также могут быть построены с использованием кДНК. Эти массивы в настоящее время обеспечивают высокое пространственное разрешение, но количество кДНК ограничено генами, которые кодируются на хромосомах, и их чувствительность низкая из-за перекрестной гибридизации. [14] Это приводит к невозможности обнаружения изменений единственной копии в масштабе всего генома. [20] Последний подход заключается в обнаружении массивов с короткими олигонуклеотидами. Количество олигонуклеотидов практически бесконечно, а обработка выполняется быстро, экономично и легко. Хотя олигонуклеотиды не обладают чувствительностью для обнаружения изменений единичных копий, усреднение соотношений олигонуклеотидов, которые отображаются рядом друг с другом на хромосоме, может компенсировать пониженную чувствительность. [21] Также можно использовать массивы с перекрывающимися зондами, чтобы можно было обнаружить определенные точки останова.

Подходы к дизайну [ править ]

Существует два подхода к созданию микрочипов для приложений CGH: полногеномный и таргетированный.

Массивы полного генома предназначены для покрытия всего генома человека. Они часто включают клоны, которые обеспечивают обширный охват генома; и массивы, которые имеют непрерывное покрытие в пределах генома. Полногеномные массивы были созданы в основном для исследовательских целей и доказали свою выдающуюся ценность в открытии генов. Они также очень ценны при скрининге генома на предмет прироста и потери ДНК с беспрецедентным разрешением. [17]

Целевые массивы предназначены для определенных регионов генома с целью оценки этого целевого сегмента. Он может быть разработан для изучения определенной хромосомы или хромосомного сегмента или для выявления и оценки определенных отклонений дозировки ДНК у лиц с подозреваемыми синдромами микроделеции или субтеломерными перестройками. Важнейшая цель целевого микрочипа в медицинской практике - предоставить клинически полезные результаты для диагностики, генетического консультирования, прогноза и клинического лечения несбалансированных цитогенетических аномалий. [17]

Приложения [ править ]

Обычный [ править ]

Обычный CGH использовался в основном для идентификации хромосомных областей, которые периодически теряются или приобретаются в опухолях, а также для диагностики и прогноза рака. [22] Этот подход также может быть использован для изучения хромосомных аберраций в геномах плода и новорожденного . Кроме того, обычный CGH можно использовать для обнаружения хромосомных аномалий, и было показано, что он эффективен при диагностике сложных аномалий, связанных с генетическими нарушениями человека. [14]

В исследованиях рака [ править ]

Данные CGH из нескольких исследований одного и того же типа опухоли показывают согласованные модели неслучайных генетических аберраций. [23] Некоторые из этих изменений, по-видимому, являются общими для различных видов злокачественных опухолей, в то время как другие более специфичны для опухолей. Например, прирост хромосомных областей lq, 3q и 8q, а также потеря 8p, 13q, 16q и 17p являются общими для ряда типов опухолей, таких как рак груди, яичников, простаты, почек и мочевого пузыря (рис. 3). Другие изменения, такие как прирост 12p и Xp при раке яичка, прирост 13q потеря 9q при раке мочевого пузыря, потеря 14q при раке почек и потеря Xp при раке яичников более специфичны и могут отражать уникальные силы отбора, действующие во время развития рака в различных органах. . [23] Array CGH также часто используется в исследованиях и диагностике В-клеточных злокачественных новообразований, таких как хронический лимфолейкоз.

Хромосомные аберрации [ править ]

Cri du Chat (CdC) - это синдром, вызванный частичной делецией короткого плеча хромосомы 5. [24] Несколько исследований показали, что обычный CGH подходит для обнаружения делеции, а также более сложных хромосомных изменений. Например, Леви и др. (2002) сообщили о младенце с кошачьим криком, отличительным признаком CdC, но с нечетким кариотипом. Анализ CGH выявил потерю хромосомного материала из 5p15.3, что подтвердило диагноз клинически. Эти результаты демонстрируют, что традиционный метод CGH является надежным методом выявления структурных аберраций и, в определенных случаях, может быть более эффективным при диагностике сложных аномалий. [24]

Массив CGH [ править ]

Приложения Array CGH в основном направлены на обнаружение геномных аномалий при раке. Однако массив CGH также подходит для анализа аберраций числа копий ДНК, которые вызывают генетические нарушения у человека. [14] То есть массив CGH используется для обнаружения делеций, амплификаций, точек останова и аномалий плоидности. Ранняя диагностика приносит пользу пациенту, поскольку он может пройти соответствующее лечение и получить консультацию для улучшения своего прогноза. [10]

Геномные аномалии при раке [ править ]

Генетические изменения и перестройки часто возникают при раке и способствуют его патогенезу. Обнаружение этих аберраций с помощью массива CGH предоставляет информацию о местонахождении важных генов рака и может иметь клиническое применение для диагностики, классификации рака и прогнозирования. [17] Однако не все потери генетического материала являются патогенетическими, поскольку часть ДНК-материала теряется физиологически во время перестройки субгенов иммуноглобулинов. В недавнем исследовании массив CGH был реализован для идентификации областей хромосомных аберраций ( вариации числа копий ) в нескольких моделях рака груди на мышах, что привело к идентификации взаимодействующих генов во время индуцированного myc онкогенеза. [25]

Массив CGH также может применяться не только для обнаружения хромосомных аномалий при раке, но также для мониторинга прогрессирования опухолей. Дифференциация между метастатическими и легкими поражениями также возможна с помощью FISH после того, как аномалии были идентифицированы с помощью массива CGH. [5] [10]

Субмикроскопические аберрации [ править ]

Синдром Прадера-Вилли (PWS) - это отцовская структурная аномалия, связанная с 15q11-13, в то время как материнская аберрация в той же области вызывает синдром Ангельмана (AS). При обоих синдромах большинство случаев (75%) является результатом делеции 3–5 Mb критической области PWS / AS. [26] Эти небольшие аберрации не могут быть обнаружены с помощью цитогенетики или обычного CGH, но могут быть легко обнаружены с помощью массива CGH. В качестве доказательства принципа Vissers et al. (2003) сконструировали широкий набор геномов с разрешением 1 Мб для скрининга трех пациентов с известными, подтвержденными FISH синдромами микроделеции, включая одного с PWS. Во всех трех случаях аномалии размером от 1,5 до 2,9 МБ были легко идентифицированы. [27] Таким образом, было продемонстрировано, что массив CGH является специфическим и чувствительным подходом к обнаружению субмикроскопических аберраций.

При использовании перекрывающихся микрочипов также возможно выявить точки останова, связанные с хромосомными аберрациями.

Пренатальная генетическая диагностика [ править ]

Хотя пока еще не широко используемый метод, использование массива CGH в качестве инструмента для преимплантационного генетического скрининга становится все более популярной концепцией. Он может обнаруживать CNV и анеуплоидию в яйцах, сперматозоидах или эмбрионах, которые могут способствовать неспособности эмбриона успешно имплантироваться, выкидышу или таким состояниям, как синдром Дауна (трисомия 21). Это делает массив CGH многообещающим инструментом для снижения частоты жизнедеятельности и повышения успешности попыток ЭКО . Этот метод включает амплификацию всего генома из одной клетки, которая затем используется в методе массива CGH. Его также можно использовать в парах, несущих хромосомные транслокации.такие как сбалансированные реципрокные транслокации или Робертсоновские транслокации, которые могут вызывать хромосомный дисбаланс у их потомства. [12] [28] [29]

Ограничения CGH и массива CGH [ править ]

Основным недостатком обычного CGH является его неспособность обнаруживать структурные хромосомные аберрации без изменения числа копий , таких как мозаицизм , сбалансированные хромосомные транслокации и инверсии . CGH также может определять прибыли и убытки относительно уровня плоидности. [30] Кроме того, хромосомные области с короткими повторяющимися последовательностями ДНК сильно различаются у разных людей и могут мешать анализу CGH. [14] Таким образом, повторяющиеся участки ДНК, такие как центромеры и теломеры, должны быть заблокированы немеченой повторяющейся ДНК (например, ДНК Cot1) и / или могут быть исключены из скрининга. [31]Кроме того, разрешение обычного CGH является серьезной практической проблемой, которая ограничивает его клиническое применение. Хотя CGH зарекомендовал себя как полезный и надежный метод исследования и диагностики как рака, так и генетических нарушений человека, его применение связано только с грубыми отклонениями. Из-за ограниченного разрешения метафазных хромосом аберрации размером менее 5–10 Mb не могут быть обнаружены с помощью обычного CGH. [23]Для обнаружения таких аномалий требуется методика высокого разрешения. Array CGH преодолевает многие из этих ограничений. Матрица CGH отличается высоким разрешением, что является ее основным преимуществом по сравнению с обычным CGH. Стандартное разрешение варьируется от 1 до 5 Мбайт, но может быть увеличено приблизительно до 40 Кбайт путем добавления в массив дополнительных клонов. Однако, как и в обычном CGH, основным недостатком массива CGH является его неспособность обнаруживать аберрации, которые не приводят к изменению количества копий, и ограниченная способность обнаруживать мозаицизм. [14]Уровень мозаицизма, который может быть обнаружен, зависит от чувствительности и пространственного разрешения клонов. В настоящее время перестройки, присутствующие примерно в 50% клеток, являются пределом обнаружения. Для обнаружения таких аномалий необходимо использовать другие методы, такие как SKY (спектральное кариотипирование) или FISH. [32]

См. Также [ править ]

  • Цитогенетика
  • Виртуальный кариотип

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Kallioniemi A, Kallioniemi OP, Sudar DA, Rutovitz D, Gray JW, Waldman F, Pinkel D (1992). «Сравнительная геномная гибридизация для молекулярно-цитогенетического анализа солидных опухолей». Наука . 258 (5083): 818–821. DOI : 10.1126 / science.1359641 . PMID  1359641 .
  2. ^ a b c Strachan T, Read AP (2010) Молекулярная генетика человека: Наука о гирляндах.
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r Weiss M, Hermsen M, Meijer G, Van Grieken N, Baak J, Kuipers E, Van Diest P (1999) Сравнительная геномная гибридизация. Молекулярная патология 52: 243–251.
  4. ^ a b c Pinkel D, Albertson DG (2005) Сравнительная геномная гибридизация. Анну Рев Геном Хум Генет 6: 331–354.
  5. ^ a b de Ravel TJ, Devriendt K, Fryns JP, Vermeesch JR (2007) Что нового в кариотипировании? Переход к матричной сравнительной геномной гибридизации (CGH). Европейский журнал педиатрии 166: 637–643.
  6. ^ du Manoir S, Speicher MR, Joos S, Schröck E, Popp S, Döhner H, Kovacs G, Robert-Nicoud M, Lichter P, Cremer T (1993). «Обнаружение полных и частичных приростов и потерь хромосом путем сравнительной геномной гибридизации in situ» . Генетика человека . 90 (6): 590–610. DOI : 10.1007 / bf00202476 . PMID 8444465 . 
  7. ^ Kallioniemi OP, Kallioniemi A, Piper J, Isola J, Waldman FM, Gray JW, Pinkel D (1994) Оптимизация сравнительной геномной гибридизации для анализа изменений числа копий последовательности ДНК в солидных опухолях. Гены, хромосомы и рак 10: 231–243.
  8. ^ Solinas-Toldo S, Lampel S, Stilgenbauer S, Nickolenko J, Benner A, Döhner H, Cremer T, Lichter P (1997) Сравнительная геномная гибридизация на основе матрицы: биочипы для выявления геномного дисбаланса. Гены, хромосомы и рак 20: 399–407.
  9. ^ Pinkel D, Segraves R, Sudar D, Clark S, Poole I, Kowbel D, Collins C, Kuo WL, Chen C, Zhai Y (1998) Анализ вариации числа копий ДНК с высоким разрешением с использованием сравнительной геномной гибридизации с микрочипами. Генетика природы 20: 207–211.
  10. ^ a b c d e Marquis-Nicholson R, Aftimos S, Hayes I, George A, Love DR (2010) Сравнительная геномная гибридизация массивов: новый инструмент в диагностическом генетическом арсенале. NZ Med J 123: 50–61.
  11. ^ Inazawa J, J Inoue, Imoto I (2004). «Сравнительные массивы геномной гибридизации (CGH) открывают путь для идентификации новых генов, связанных с раком». Наука о раке . 95 (7): 559–563. DOI : 10.1111 / j.1349-7006.2004.tb02486.x . PMID 15245590 . 
  12. ^ a b Evangelidou P, Alexandrou A, Moutafi M, Ioannides M, Antoniou P, Koumbaris G, Kallikas I, Velissariou V, Sismani C, Patsalis PC (2013) Внедрение CGH массива полного генома высокого разрешения в дородовой клинической практике: преимущества , Проблемы и обзор литературы. BioMed Research International 2013.
  13. ^ Pinkel D, Альбертсон DG (2005). «Сравнительная геномная гибридизация массива и ее применения при раке» . Нат Жене . 37 (6с): 11–17. DOI : 10.1038 / ng1569 . PMID 15920524 . 
  14. ^ a b c d e f g Oostlander AE, Meijer GA, Ylstra B (2004) Сравнительная геномная гибридизация на основе микрочипов и ее применение в генетике человека. Clin Genet 66: 488–495.
  15. ^ Рен Н, Фрэнсис Вт, Мальчики А, Чуя переменного ток, Вонг N, Ли - Р, Вонг ЛГ, Райан Дж, Слейтер HR - Чу КН (май 2005 г.). «Микроматрица фрагментов ПЦР на основе ВАС: обнаружение с высоким разрешением хромосомных делеций и точек разрыва дупликации». Мутация человека . 25 (5): 476–82. DOI : 10.1002 / humu.20164 . PMID 15832308 . 
  16. ↑ Urban AE, Korbel JO, Selzer R, Richmond T, Hacker A, Popescu GV, Cubells JF, Green R, Emanuel BS, Gerstein MB, Weissman SM, Snyder M (21 марта 2006 г.). «Картирование с высоким разрешением изменений копии ДНК в хромосоме 22 человека с использованием массивов олигонуклеотидов с высокой плотностью мозаики» . Proc Natl Acad Sci USA . 103 (12): 4534–4539. DOI : 10.1073 / pnas.0511340103 . PMC 1450206 . PMID 16537408 .  
  17. ^ a b c d e Беджани Б.А., Шаффер Л.Г. (2006) Применение сравнительной геномной гибридизации на основе массивов в клинической диагностике. J Mol Diagn 8: 528–533.
  18. ^ Shinawi M, Cheung SW (2008) Массив CGH и его клинические приложения. Открытие наркотиков сегодня 13: 760–769.
  19. ^ Fiegler Н, Р Карр, Дуглас Е.Ю., Бурфорд DC, Хант S, Скотт CE, Смит Дж, Vetrie Д, Гормэн Р, Томлинсон И.П., Картер Н.П. (2003). «ДНК-микрочипы для сравнительной геномной гибридизации на основе DOP-PCR-амплификации клонов ВАС и РАС». Гены Хромосомы Рак . 36 (4): 361–374. DOI : 10.1002 / gcc.10155 . PMID 12619160 . 
  20. ^ Поллак JR, Perou CM, Ализаде А.А., Эйзен MB, Пергаменщиков A, Williams CF, Джеффри SS, Ботстайн D, Brown PO (1999). «Полногеномный анализ изменений числа копий ДНК с использованием микрочипов кДНК». Нат Жене . 23 (1): 41–46. DOI : 10.1038 / 12640 . PMID 10471496 . 
  21. ^ Carvalho B, E Ouwerkerk, Мейер Г.А., Ylstra B (2004). «Сравнительный анализ геномной гибридизации с микрочипом высокого разрешения с использованием пятнистых олигонуклеотидов» . J Clin Pathol . 57 (6): 644–646. DOI : 10.1136 / jcp.2003.013029 . PMC 1770328 . PMID 15166273 .  
  22. ^ Weiss MM, Kuipers EJ, Meuwissen SG, van Diest PJ, Meijer GA (2003) Сравнительная геномная гибридизация как вспомогательный инструмент в диагностической патологии. J Clin Pathol 56: 522–527.
  23. ^ a b c Forozan F, Karhu R, Kononen J, Kallioniemi A, Kallioniemi OP (1997). «Скрининг генома путем сравнительной геномной гибридизации». Тенденции Genet . 13 (10): 405–409. DOI : 10.1016 / s0168-9525 (97) 01244-4 . PMID 9351342 . 
  24. ^ a b Леви Б., Данн Т.М., Керн Дж. Х., Хиршхорн К., Кардон Н. Б. (2002). «Определение фенотипа dup5q молекулярным цитогенетическим анализом у пациента с dup5q / del 5p (Cri du Chat)». Am J Med Genet . 108 (3): 192–197. DOI : 10.1002 / ajmg.10261 . PMID 11891684 . 
  25. ^ Aprelikova О, Чен К, Эль Touny ЛГ, Brignatz-Гиттард С, Хан Дж, Цю Т, Ян НН, Ли МП, Чжу М, Зеленый JE (апрель 2016). «Эпигенетический модификатор JMJD6 амплифицируется в опухолях молочной железы и взаимодействует с c-Myc для усиления клеточной трансформации, прогрессирования опухоли и метастазирования» . Clin Epigenetics . 8 (38): 38. DOI : 10,1186 / s13148-016-0205-6 . PMC 4831179 . PMID 27081402 .  
  26. ^ L'Hermine AC, Aboura A, Brisset S, Cuisset L, Castaigne V, Labrune P, Frydman R, Tachdjian G. (2003) Фенотип плода синдрома Прадера-Вилли из-за материнской дисомии для хромосомы 15. Prenat Diagn 23: 938 –943.
  27. ^ Виссерс Л.Е., де Фриза BB, Osoegawa K, Janssen IM, Feuth T, Choy CO, Straatman H, ван - дер - Vliet W, Huys EH, ван Rijk A, Smeets D, ван Ravenswaaij-Arts CM, Knoers Н.В., ван - дер - Burgt I, de Jong PJ, Brunner HG, Geurts, van Kessel A, Schoenmakers EF, Veltman JA (2003). «Сравнительная геномная гибридизация на основе массива для обнаружения субмикроскопических хромосомных аномалий в масштабе всего генома» . Am J Hum Genet . 73 (6): 1261–1270. DOI : 10.1086 / 379977 . PMC 1180392 . PMID 14628292 .  
  28. Перейти ↑ Fiorentino F (2012). «Сравнительная геномная гибридизация массива: его роль в преимплантационной генетической диагностике». Текущее мнение в акушерстве и гинекологии . 24 (4): 203–209. DOI : 10.1097 / gco.0b013e328355854d . PMID 22729095 . S2CID 6484211 .  
  29. Перейти ↑ Lee CN, Lin SY, Lin CH, Shih JC , Lin TH, Su YN (2012). «Клиническая полезность сравнительной геномной гибридизации массива для пренатальной диагностики: когортное исследование 3171 беременностей» . BJOG: Международный журнал акушерства и гинекологии . 119 (5): 614–625. DOI : 10.1111 / j.1471-0528.2012.03279.x . PMID 22313859 . 
  30. ^ Weiss MM, Hermsen MAJA, Meijer GA, van Grieken NCT, Baak JPA, Kuipers EJ, van Deist PJ (1999) Сравнительная геномная гибридизация. Дж. Клин Патол: Мол Патол 52: 243–251.
  31. ^ du Manoir S, Schrock E, Bentz M, Speicher MR, Joos S, Ried T, Lichter P, Cremer T (1995) Количественный анализ сравнительной геномной гибридизации. Цитометрия 19: 27–41.
  32. ^ Шо CJ, Станкевич Р, Бьен-Виллнер G, Белло СК, Шоу СА, Carrera М, Перес Хурадо л, Estivill Х, Лапски JR (2004). «Маленькие маркерные хромосомы у двух пациентов с сегментарной анеусомией проксимального 17p». Hum Genet . 115 (1): 1–7. DOI : 10.1007 / s00439-004-1119-5 . PMID 15098121 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Виртуальные грандиозные раунды: «Дифференциация технологий микроматриц и связанные с ними клинические последствия», Артур Боде, доктор медицины
  • Репозиторий arrayMap : постоянно расширяемая коллекция массивов данных о геноме рака с визуализацией отдельных массивов и агрегированных данных (около 64 000 массивов, сентябрь 2014 г.).
  • Ресурс Cancer Chromosomes бывшего NCBI был прекращен.