染色体微阵列的原理与临床应用

染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用专家共识染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用协作组目前，G 显带染色体核型分析技术仍然是细胞遗传学产前诊断的“金标准”，但该技术具有细胞培养耗时长、分辨率低以及耗费人力的局限性。

包括荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization，FISH) 技术在内的快速产前诊断技术的引入虽然具有快速及特异性高的优点，但还不能做到对染色体组的全局分析。

染色体微阵列分析(chromosomal mlcroarray analysis，CMA) 技术又被称为“分子核型分析”，能够在全基因组水平进行扫描，可检测染色体不平衡的拷贝数变异(copy number variant,CNV)，尤其是对于检测染色体组微小缺失、重复等不平衡性重排具有突出优势。

根据芯片设计与检测原理的不同，CMA 技术可分为两大类：基于微阵列的比较基因组杂交(array- based comparative genomic hybridization ，aCGH) 技术和单核苷酸多态性微阵列(single nucleotide polymorphism array，SNP array) 技术。

前者需要将待测样本DNA 与正常对照样本DNA 分别标记、进行竞争性杂交后获得定量的拷贝数检测结果，而后者则只需将待测样本DNA 与一整套正常基因组对照资料进行对比即可获得诊断结果。

通过aCGH 技术能够很好地检出CNV，而SNP array 除了能够检出CNV 外，还能够检测出大多数的单亲二倍体(uniparental disomy，UPD) 和三倍体，并且可以检测到一定水平的嵌合体。

而设计涵盖CNV+SNP 检测探针的芯片，可同时具有CNV 和SNP 芯片的特点。

2010 年，国际细胞基因组芯片标准协作组(lntemational Standards for Cytogenomic Arrays Consortium，ISCA Consortium) 在研究了21698 例具有异常临床表征，包括智力低下、发育迟缓、多种体征畸形以及自闭症的先证者的基础上，发现aCGH 技术对致病性CNV 的检出率为 12.2%，比传统G 显带核型分析技术的检出率提高了10%。

第五章 染色体微阵列分析Chromosomal Microarray Analysis, CMACMA的技术原理123Contents目录CMA相关的基本概念和术语CMA的实验流程临床案例l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l应该采用什么样的产前诊断方法？羊水染色体核型分析结果：46，XX 未检测到异常羊水CMA 结果：chr4p16.3区域 del CNV 大小：3.9MbWolf-Hirschhorn 综合征(WHS)。

发生率为1/50 000，男女患者比例为1:2。

临床表现：特殊面容，严重的生长发育迟缓，智力低下，癫痫。

可伴有心脏缺损，脊柱弯曲及骨骼系统发育不良等症状。

拷贝数变异Copy number variation(CNV)基因组上的结构变异，包括缺失和重复。

总长度占基因组的13%，大小从1kb到几Mb不等。

举例：正常基因组顺序 A-B-C-Da duplication of "C" A-B-C-C-Da deletion of "C" A-B-D拷贝数变异CNVsl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。

l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。

l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。

l CNV的致病性分析非常复杂，往往不能简单根据其大小和位置判断，需要进一步生物信息学分析和功能验证。

DECIPHER: Database of Chromosomal Imbalance and Phenotype in Humans using Ensembl Resources. Firth, H.V. et al (2009). Am.J.Hum.Genet 84, 524-533 (DOI: /10/1016/j.ajhg.2009.03.010)Database Statistics 19,014open-access patient records52,879phenotype observations in these patients 27,638open-access copy-number variants。

染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用专家共识（完整版）目前，G显带染色体核型分析技术仍然是细胞遗传学产前诊断的“金标准”，但该技术具有细胞培养耗时长、分辨率低以及耗费人力的局限性。

包括荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization，FISH)技术在内的快速产前诊断技术的引入虽然具有快速及特异性高的优点，但还不能做到对染色体组的全局分析。

染色体微阵列分析(chromosomal microarray analysis，CMA)技术又被称为“分子核型分析”，能够在全基因组水平进行扫描，可检测染色体不平衡的拷贝数变异(copy number variant，CNV)，尤其是对于检测染色体组微小缺失、重复等不平衡性重排具有突出优势。

根据芯片设计与检测原理的不同，CMA技术可分为两大类：基于微阵列的比较基因组杂交(array．based comparative genomic hybridization，aCGH)技术和单核苷酸多态性微阵列(single nucleotide polymorphism array．SNP array)技术。

前者需要将待测样本DNA与正常对照样本DNA分别标记、进行竞争性杂交后获得定量的拷贝数检测结果，而后者则只需将待测样本DNA与一整套正常基因组对照资料进行对比即可获得诊断结果。

通过aCGH技术能够很好地检出CNV，而SNP array除了能够检出CNV外，还能够检测出大多数的单亲二倍体(uniparental disomv，UPD)和三倍体，并且可以检测到一定水平的嵌合体。

而设计涵盖CNV+SNP检测探针的芯片，可同时具有CNV和SNP芯片的特点”。

2010年，国际细胞基因组芯片标准协作组(International Standards for Cytogenomic Arrays Consortium，ISCA Consortium)在研究了2 1 698例具有异常临床表征，包括智力低下、发育迟缓、多种体征畸形以及自闭症的先证者的基础上，发现aCGH 技术对致病性CNV的检出率为12．2％，比传统G显带核型分析技术的检出率提高了10％。

100·罕少疾病杂志 2023年6月 第30卷 第 6 期 总第167期【第一作者】刘建生，男，副主任技师，主要研究方向：细胞遗传、分子遗传实验室诊断。

E-mail：***************【通讯作者】刘建生·论著·染色体微阵列技术在胎儿遗传学诊断中的应用刘建生*泰安市妇幼保健院产前诊断中心 (山东 泰安 271000)【摘要】 目的 应用染色体微阵列分析技术(CMA)，对符合产前诊断指征的孕中期胎儿羊水细胞遗传学诊断。

方法 对2020年1月至2023年2月来本院就诊的675例18~27周孕妇，按照年龄组与诊断指征分组，抽取羊水，分别进行CMA检测及染色体核型分析。

结果 本文共检出染色体异常157例，其中染色体非整倍体97例，检出率为23.3%(97/675)，其中以无创产前DNA(NIPT)数目异常组为主，检出率55.6%(84/151)；拷贝数变异(CNVs)60例，检出率为8.9%(60/675)，其中明确致病35例，占58.3%(35/60)，非明确临床意义型 (VOUS)检出25例，占41.7%(25/60)，以NIPT提示CNV异常组检出率最高，占13.8%(13/87)。

年龄分组以≥35岁组与30-34岁组为多，分别占39.3%(265/675)与37.5%(253/675)。

染色体非整倍体检出率20-24岁组最高，占21.7%(13/60)，其次为≥35岁组，占17%(45/265)。

20-24岁组与30-34岁组比较，χ2=4.5，0.01<P <0.05，两组比较有统计学意义。

产前诊断指征中，NIPT提示胎儿染色体异常组检测人数最多，比占总数的35.3%(238/675)，其中NIPT提示染色体数目异常检测率22.4%(151/675)，异常检出率58.9%(89/151)；超声软指标异常检出率17.6%(27/153)，以NT/NF增厚为主，占软指标的37.0%(10/27)。