Сравнительная геномная гибридизация - Comparative genomic hybridization

Сравнительная геномная гибридизация (CGH) молекулярный цитогенетический метод анализа варианты числа копий (CNV) относительно плоидность уровень 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 выигрыша или потери любого целого. хромосомы или же субхромосомные области (часть целой хромосомы). Этот метод был первоначально разработан для оценки различий между хромосомными элементами солидной опухоли и нормальной ткани.^[1] и имеет улучшенное разрешение 5–10 мегабазы по сравнению с более традиционными методами цитогенетического анализа Giemsa Banding и флуоресценция in situ гибридизация (FISH), которые ограничены разрешением используемого микроскопа.^[2][3]

Это достигается за счет использования конкурентной флуоресцентной гибридизации in situ. Короче говоря, это включает в себя выделение ДНК из двух сравниваемых источников, чаще всего тестового и контрольного источника, независимую маркировку каждого из них. ДНК образец с флуорофоры (флуоресцентные молекулы) разного цвета (обычно красного и зеленого), денатурация ДНК так, чтобы она была одноцепочечной, а гибридизация двух полученных образцов в соотношении 1: 1 к нормальному метафаза распространение хромосом, с которыми меченые образцы ДНК будут связываться на своих локус 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 увеличение материала этой области в соответствующем исходном образце, в то время как более высокая интенсивность цвета эталонного образца указывает на потерю материала в тестовом образце в этом конкретном образце. область, край. Нейтральный цвет (желтый, когда метки флуорофора красные и зеленые) указывает на отсутствие разницы между двумя образцами в этом месте.^[2][3]

CGH может обнаруживать только несбалансированные хромосомные аномалии. Это связано с тем, что сбалансированные хромосомные аномалии, такие как реципрокные транслокации, инверсии или же кольцевые хромосомы не влияют на количество копий, которое определяется 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 гены-кандидаты для дальнейшего изучения другими цитологическими методами.^[2]

За счет использования ДНК-микрочипы В сочетании с методами CGH была разработана более конкретная форма массива CGH (aCGH), позволяющая измерять CNV по локусу с повышенным разрешением до 100 килобазы.^[4][5] Этот усовершенствованный метод позволяет выявить этиологию известных и неизвестных состояний.

История

Мотивация, лежащая в основе развития CGH, проистекает из того факта, что доступные формы цитогенетического анализа в то время (полосатость Гимзы и РЫБЫ ) были ограничены в своем потенциальном разрешении микроскопами, необходимыми для интерпретации полученных ими результатов. Более того, полосатость Гимзы интерпретация может быть неоднозначной и, следовательно, снижает надежность, и оба метода требуют больших трудозатрат, что ограничивает места которые можно изучить.^[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 техники как к клеточным линиям рака груди, так и к первичные опухоли мочевого пузыря чтобы установить полный номер копии кариотипы для клеток. 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 хромосом человека из Библиотека ДНК с двумя разными флуорофорами в разных пропорциях, чтобы проверить методику, а также применить CGH к геномным ДНК от пациентов, страдающих либо Синдром Дауна или же Пролимфоцитарный лейкоз Т-клеток а также клетки линии клеток папиллярной карциномы почек. Был сделан вывод о том, 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 году был опубликован обзор, в котором подробно описывался легко понятный протокол.^[7] программное обеспечение для анализа изображений стало коммерчески доступным, что позволило использовать CGH во всем мире.^[3]Как новые техники, такие как микродиссекция и выродиться олигонуклеотид грунтованный полимеразной цепной реакции (ДОФ-ПЦР) стала доступной для генерации продуктов ДНК, появилась возможность применить концепцию CGH к более мелким хромосомным аномалиям, и, таким образом, разрешение CGH было улучшено.^[3]

Реализация массива CGH, посредством чего ДНК-микрочипы используются вместо традиционной подготовки метафазных хромосом, впервые предложенной 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 Проект "Геном человека" который сгенерировал библиотеку клонированных фрагментов ДНК с известными местоположениями по всей человеческой геном, причем эти фрагменты используются как зонды на микрочипе ДНК.^[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, следовательно, быстрее анализируются , что делает его гораздо более адаптируемым для диагностических целей.^[10][11]

Рисунок 1. Схема протокола CGH.

Основные методы

Подготовка метафазных слайдов

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 X-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. Колхицин добавляется для остановки митоза клеток, затем клетки собирают и обрабатывают гипотоническим средством. хлорид калия и зафиксировано в 3: 1 метанол /уксусная кислота.^[3]

Затем одну каплю клеточной суспензии следует капнуть на очищенное этанолом предметное стекло с расстояния около 30 см, в оптимальном случае это следует проводить при комнатной температуре и уровне влажности 60–70%. Слайды следует оценивать путем визуализации с использованием фазово-контрастного микроскопа, следует наблюдать минимальную цитоплазму, хромосомы не должны перекрываться, а их длина должна составлять 400–550 полос без разделения. хроматиды и, наконец, он должен казаться темным, а не блестящим. Затем слайды необходимо сушить на воздухе в течение ночи при комнатной температуре, и любое дальнейшее хранение следует проводить группами по четыре при -20 ° C с любым кремнезем бусы или азот 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 ткани и эталонной ткани

Стандарт фенольная экстракция используется для получения ДНК из тестируемой или эталонной (кариотипически нормального индивидуума) ткани, которая включает комбинацию Трис -Этилендиаминтетрауксусной кислоты и фенол с водный ДНК в равных количествах. Затем следует разделение путем перемешивания и центрифугирования, после чего водный слой удаляется и дополнительно обрабатывается с помощью эфир и наконец осаждение этанолом используется для концентрирования ДНК.^[3]

Может быть выполнено с использованием имеющихся в продаже наборов для выделения ДНК, основанных на столбцы сходства.^[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

Ник перевод используется для мечения ДНК и включает разрезание ДНК и замену нуклеотидов, меченных флуорофором (прямое мечение) или биотином или оксигенином, для конъюгирования с флуофором антитела добавлен позже (косвенная маркировка). Затем важно проверить длину фрагментов как тестируемой, так и эталонной ДНК с помощью гель-электрофорез, поскольку для оптимальной гибридизации они должны находиться в диапазоне от 500 до 1500 КБ.^[3]

Блокировка

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 при центромеры и теломеры, поскольку эти последовательности, если они обнаружены, могут снизить коэффициент флуоресценции и привести к тому, что усиления или потери не будут обнаружены.^[3]

Гибридизация

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 слайда и зондов выполняются 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 с использованием серии этанола 70% / 96% / 100% перед контрастным окрашиванием DAPI (0,35 мкг / мл) для идентификации хромосом и запечатывания покровным стеклом.^[3]

Визуализация и визуализация флуоресценции

А флуоресцентный микроскоп с соответствующими фильтрами для DAPI Для визуализации требуется краситель, а также два используемых флуорофора, и эти фильтры должны также минимизировать перекрестные помехи между флуорофорами, например узкополосные фильтры. Микроскоп должен обеспечивать равномерное освещение без хроматический вариации, быть соответствующим образом согласованным и иметь цель типа "план", которая апохроматический и дайте 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 не менее 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 сегментирования материалов не хромосомного происхождения, нормализовать соотношения флуоресценции, провести интерактивное кариотипирование и масштабирование хромосом до стандартной длины. «Кариотип с относительным числом копий», который представляет хромосомные области делеций или амплификаций, генерируется путем усреднения соотношений ряда высококачественных метафаз и построения их на идеограмме, диаграмме, идентифицирующей хромосомы на основе структуры полос. Интерпретация профилей соотношения проводится с использованием фиксированных или статистических пороговых значений (доверительные интервалы ). При использовании доверительных интервалов выигрыш или потеря определяется, когда 95% коэффициента флуоресценции не содержит 1,0.^[3]

Дополнительные примечания

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, таким образом, отклонения могут остаться незамеченными. РЫБЫ, ПЦР и проточной цитометрии могут быть использованы эксперименты для подтверждения результатов.^[4][12]

Сравнительная геномная гибридизация массива

Сравнительная геномная гибридизация на основе массива (также на основе сравнительной геномной гибридизации на основе микрочипов, матрица CGH, матрица CGH, aCGH) является молекулярной цитогенетический методика обнаружения хромосомных изменение количества копий в масштабе всего генома и с высоким разрешением.^[13] Array CGH сравнивает геном пациента с эталонным геномом и определяет различия между двумя геномами и, следовательно, определяет местонахождение областей геномный дисбаланс у пациента, используя те же принципы конкурентной флуоресцентной гибридизации in situ, что и традиционный CGH.

С введением массива CGH устранено основное ограничение обычного CGH - низкое разрешение. В массиве CGH метафазные хромосомы заменены на клонированный Фрагменты ДНК (+ 100–200 т.п.н.), точное хромосомное положение которых известно. Это позволяет обнаруживать аберрации более детально 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, номер копии изменяется на уровне 5–10 килобазы последовательностей ДНК могут быть обнаружены.^[15] По состоянию на 2006 г.^{[Обновить]}, четное CGH высокого разрешения (HR-CGH ) массивы точны для обнаружения структурные вариации (SV) при разрешении 200 п.н.^[16] Этот метод позволяет идентифицировать новые повторяющиеся хромосомные изменения, такие как микроделеции и дублирование в человеческих условиях, таких как рак и врожденные дефекты из-за хромосомных аберраций.

Рисунок 2. Протокол Array-CGH

Методология

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 маркируются двумя разными флуорофорами и используются в качестве зонды которые конкурентно гибридизуются на нуклеиновая кислота цели. В обычном CGH целью является эталонный метафазный разброс. В массиве CGH этими мишенями могут быть фрагменты генома, клонированные в различных векторах (например, БАК или же плазмиды ), кДНК, или же олигонуклеотиды.^[17]

Фигура 2.^[14] представляет собой схематический обзор метода массива CGH. ДНК из исследуемого образца помечается красным флуорофором (Цианин 5), а эталонный образец ДНК помечен зеленым флуорофором (цианин 3). Равные количества двух образцов ДНК смешивают и совместно гибридизуют 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 количества 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

Профиль ACGH линии клеток нейробластомы IMR32

Array CGH был реализован с использованием самых разных методов. Следовательно, некоторые из преимуществ и ограничений массива CGH зависят от выбранной техники. Первоначальные подходы использовали массивы, полученные из больших вставок клонов геномной ДНК, таких как БАК. 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 перевязка -опосредованная полимеразная цепная реакция (ПЦР), ПЦР с вырожденными праймерами с использованием одного или нескольких наборов праймеров и усиление 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 из 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

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

Массивы полного генома предназначены для покрытия всего генома человека. Они часто включают клоны, которые обеспечивают широкий 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 определенной области (областей) генома с целью оценки этого целевого сегмента. Он может быть разработан для изучения конкретной хромосомы или хромосомного сегмента или для выявления и оценки определенных отклонений дозировки ДНК у лиц с подозрением на синдромы микроделеции или субтеломерные перестройки. Важнейшей целью целевого микрочипа в медицинской практике является предоставление клинически полезных результатов для диагностики, генетического консультирования, прогноза и клинического лечения несбалансированных цитогенетических нарушений.^[17]

Приложения

Общепринятый

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 можно использовать для изучения хромосомные аберрации в плод и неонатальный геномы. 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

Данные CGH из нескольких исследований одного и того же типа опухоли показывают согласованные модели неслучайных генетических аберраций.^[23] Некоторые из этих изменений являются общими для различных видов злокачественных опухолей, в то время как другие более специфичны для опухолей. Например, прирост хромосомных участков 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 злокачественных новообразований В-клеток, таких как хронический лимфолейкоз.

Хромосомные аберрации

Cri du Chat (CdC) - 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 CGH является надежным методом обнаружения структурных аберраций и, в определенных случаях, может быть более эффективным при диагностике сложных аномалий.^[24]

Массив CGH

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. Ранний диагноз полезен для пациента, поскольку он может пройти соответствующее лечение и получить консультацию для улучшения своего прогноза.^[10]

Геномные аномалии при раке

Генетические изменения и перестройки часто возникают при раке и вносят свой вклад в его патогенез. Обнаружение этих аберраций с помощью массива CGH предоставляет информацию о местонахождении важных генов рака и может иметь клиническое применение в диагностике, классификации рака и прогнозировании.^[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 выявления областей хромосомной аберрации (вариант номера копии ) в нескольких моделях рака молочной железы на мышах, что привело к идентификации взаимодействующих генов во время индуцированного myc онкогенеза.^[25]

Array CGH также может применяться не только для обнаружения хромосомных аномалий при раке, но также для мониторинга прогрессирования опухолей. Различие между метастатический и легкие поражения также возможны с использованием FISH после того, как аномалии были идентифицированы с помощью массива CGH.^[5][10]

Субмикроскопические аберрации

Синдром Прадера – Вилли (PWS) - это отцовская структурная аномалия, связанная с 15q11-13, тогда 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 невозможно обнаружить с помощью цитогенетика или обычный CGH, но может быть легко обнаружен 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

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 анеуплоидия в яйцеклетках, 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 ЭКО попытки. Метод включает амплификацию всего генома из одной клетки, которая затем используется в методе массива CGH. Может также использоваться парами, несущими 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

Основным недостатком обычного CGH является его неспособность обнаружить структурные хромосомные аберрации без изменение количества копий, Такие как мозаика сбалансированный хромосомные транслокации, и инверсии. CGH также может обнаруживать только 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] Следовательно, повторяющиеся области ДНК, такие как центромеры и теломеры, необходимо блокировать немеченой повторяющейся ДНК (например, ДНК Cot1) и / или их можно исключить из скрининга.^[31] Кроме того, разрешение обычного CGH является основной 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 метод высокого разрешения. Array CGH преодолевает многие из этих ограничений. Матрица CGH характеризуется 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 изменениям числа копий, и ограниченная способность обнаруживать мозаицизм.^[14] Уровень мозаицизма, который можно обнаружить, 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]

Смотрите также

• Цитогенетика
• Виртуальный кариотип

Рекомендации

1. Каллиониеми А., Каллиониеми О.П., Судар Д.А., Рутовиц Д., Грей Дж. В., Вальдман Ф., Пинкель Д. (1992). «Сравнительная геномная гибридизация для молекулярно-цитогенетического анализа солидных опухолей». Наука. 258 (5083): 818–821. Дои:10.1126 / science.1359641. PMID  1359641.
2. Strachan T, Read AP (2010) Молекулярная генетика человека: Наука о гирляндах.
3. 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. Pinkel D, Albertson DG (2005) Сравнительная геномная гибридизация. Анну Рев Геном Хум Генет 6: 331–354.
5. 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 с помощью сравнительной геномной гибридизации in situ». Генетика человека. 90 (6): 590–610. Дои: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. Солинас-Толдо С., Лампель С., Стилгенбауэр С., Николенко Дж., Беннер А., Дёнер Х., Кремер Т., Лихтер П. (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 W-L, 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. 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. Инадзава Дж., Иноуэ Дж., Имото И. (2004). «Сравнительные массивы геномной гибридизации (CGH) открывают путь для идентификации новых генов, связанных с раком». Наука о раке. 95 (7): 559–563. Дои:10.1111 / j.1349-7006.2004.tb02486.x. PMID  15245590.
12. Evangelidou P, Alexandrou A, Moutafi M, Ioannides M, Antoniou P, Koumbaris G, Kallikas I, Velissariou V, Sismani C, Patsalis PC (2013) Внедрение CGH с полным геномом высокого разрешения в дородовой клинической практике: преимущества, проблемы, и обзор литературы. BioMed Research International 2013.
13. Пинкель Д., Альбертсон Д. Г. (2005). «Сравнительная геномная гибридизация массивов и ее применение при раке». Нат Жене. 37 (6с): 11–17. Дои:10,1038 / ng1569. PMID  15920524.
14. 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. Ren H, Francis W., Boys A, Chueh AC, Wong N, La P, Wong LH, Ryan J, Slater HR, Choo KH (май 2005 г.). «Микроматрица фрагментов ПЦР на основе ВАС: обнаружение с высоким разрешением хромосомных делеций и точек разрыва дупликации». Человеческая мутация. 25 (5): 476–82. Дои: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 копий ДНК в хромосоме 22 человека с использованием массивов мозаичных олигонуклеотидов высокой плотности». Proc Natl Acad Sci U S A. 103 (12): 4534–4539. Дои:10.1073 / pnas.0511340103. ЧВК  1450206. PMID  16537408.
17. 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. Фиглер Х., Карр П., Дуглас Э. Дж., Берфорд, округ Колумбия, Хант С., Скотт С.Э., Смит Дж., Ветри Д., Горман П., 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. Дои:10.1002 / gcc.10155. PMID  12619160.
20. Поллак Дж. Р., Перу С. М., Ализаде А. А., Эйзен МБ, Пергаменщиков А., Уильямс К. Ф., Джеффри С. С., Ботштейн Д., Браун П.О. (1999). «Полногеномный анализ изменений числа копий ДНК с использованием микрочипов кДНК». Нат Жене. 23 (1): 41–46. Дои:10.1038/12640. PMID  10471496.
21. Карвалью Б., Оуверкерк Э., Мейер Г.А., Илстра Б. (2004). «Сравнительный анализ геномной гибридизации на микрочипах с высоким разрешением с использованием пятнистых олигонуклеотидов». Дж. Клин Патол. 57 (6): 644–646. Дои:10.1136 / jcp.2003.013029. ЧВК  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. Дж. Клин Патол 56: 522–527.
23. Forozan F, Karhu R, Kononen J, Kallioniemi A, Kallioniemi OP (1997). «Скрининг генома путем сравнительной геномной гибридизации». Тенденции Genet. 13 (10): 405–409. Дои:10.1016 / s0168-9525 (97) 01244-4. PMID  9351342.
24. 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. Дои:10.1002 / ajmg.10261. PMID  11891684.
25. Апреликова О., Чен К., Эль Туни Л. Х., Бриньяц-Гиттард С., Хан Дж., Цю Т., Ян Х. Х., Ли МП, Чжу М., Грин Дж. Э. (апрель 2016 г.). «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. Дои:10.1186 / s13148-016-0205-6. ЧВК  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. Vissers LE, de Vries BB, Osoegawa K, Janssen IM, Feuth T, Choy CO, Straatman H, van der Vliet W, Huys EH, van Rijk A, Smeets D, van Ravenswaaij-Arts CM, Knoers NV, van der Burgt I , де Йонг П.Дж., Бруннер Х.Г., Гертс, ван Кессель А., Шенмакерс Э.Ф., Велтман Я.А. (2003). «Сравнительная геномная гибридизация на основе массива для обнаружения субмикроскопических хромосомных аномалий в масштабе всего генома». Am J Hum Genet. 73 (6): 1261–1270. Дои:10.1086/379977. ЧВК  1180392. PMID  14628292.
28. Фиорентино F (2012). «Сравнительная геномная гибридизация массива: его роль в преимплантационной генетической диагностике». Текущее мнение в области акушерства и гинекологии. 24 (4): 203–209. Дои:10.1097 / gco.0b013e328355854d. PMID  22729095. S2CID  6484211.
29. Ли CN, Лин SY, Lin CH, Shih JC, Лин TH, Су 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. Дои: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. Шоу С.Дж., Станкевич П., Бьен-Виллнер Г., Белло С.К., Шоу, Калифорния, Каррера М., Перес Хурадо Л., Эстивилл X, Лупски-младший (2004). «Маленькие маркерные хромосомы у двух пациентов с сегментарной анеусомией проксимального 17p». Hum Genet. 115 (1): 1–7. Дои:10.1007 / s00439-004-1119-5. PMID  15098121.

внешняя ссылка

• Виртуальные грандиозные раунды: «Дифференциация технологий микроматриц и связанные с ними клинические последствия» Артур Боде, доктор медицины
• Репозиторий arrayMap: Постоянно расширяемая коллекция массивов данных о геномах рака с визуализацией по массивам и агрегированных данных (около 64000 массивов, сентябрь 2014 г.).
• Бывший Раковые хромосомы NCBI ресурс был прекращен.