第三节
染色体微阵列分析技术

染色体微阵列分析（chromosomal microarray analysis，CMA）技术又称为分子核型分析。根据芯片类设计与检测原理的不同，CMA技术分为两大类：微阵列比较基因组杂交（array-based comparative genomic hybridization，aCGH）技术和单核苷酸多态性阵列（single nucleotide polymorphism array，SNP array）技术。

aCGH和SNP array两种技术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。SNP array除了能够检出CNV外，还能够检出大多数的单亲源二倍体和三倍体，并且可以检测到一定水平的嵌合体。

一、微阵列比较基因组杂交技术

aCGH技术基本原理是将待测样本DNA与正常对照样本DNA分别用不同的荧光素标记，通过与芯片上固定探针进行竞争性杂交获得定量的拷贝数检测结果。aCGH芯片能够定位DNA拷贝数量变化在基因组的位置，且精确度较高，检测周期短。

如正常样品用Cy3标记呈现绿色，患者样品用Cy5标记呈现红色。绿色峰（Cy3）表明红色信号缺失，与对照样品相比患者DNA样品发生缺失。相反，如果Cy5信号增强显示为红色峰，表明患者DNA样品特定基因组区域发生获得。

与aCGH比较，FISH一次检测仅能对少数位点进行分析而缺乏整体性。aCGH相当于一次同时进行数千乃至十万个FISH检测。一次检测即可完成46条染色体的非整倍性筛查和分辨率为500kb以上的染色体结构异常诊断。

二、单核苷酸多态性阵列技术

单核苷酸多态性（SNP）是指基因组DNA序列同一位置上的单个核苷酸变异，人类基因组大概每1 000个核苷酸即可能出现一个SNP，其中有些SNP可能与疾病有关。SNP已成为重要的细胞遗传学标志。

SNP array技术基本原理是将探针连接在微珠上，然后将携带探针的微珠随机黏附在芯片上，待测样本DNA和探针进行杂交及单碱基延伸，通过对荧光信号扫描，分析待测样本CNV及基因型。

三、染色体微阵列分析技术特点

（一）染色体微阵列分析技术的优点

1.可在全基因组范围内同时检测多种染色体不平衡导致的遗传病。

2.可同时检测染色体缺失和重复，且能比较准确、客观地界定CNV区间及大小，而不像核型分析那样依赖对区带强度的主观观察和判断。

3.利用SNP array探针平台可同时检测杂合性缺失和>10%比例的嵌合体。

4.与核型分析相比，CMA检测不需要进行细胞培养，分辨率高出近千倍，几乎可用于任何组织的DNA分析。

（二）染色体微阵列分析技术的局限性

1.不能检测染色体平衡易位、倒位及复杂性重排。

2.不能检测出点突变和小片段插入。

3.不能检测出低比例嵌合体（<10%）。

4.可能检测出临床意义不明的CNV。

目前还没有一种芯片平台可检出某种疾病的所有相关突变，也无法检出芯片探针未覆盖区域的CNV，不能检测低于检测限的重复、缺失、基因表达异常和甲基化异常。

四、染色体微阵列分析技术的临床应用

目前G显带染色体核型分析技术仍是细胞遗传学异常检测的最常用方法，但存在细胞培养耗时长、分辨率低等缺点。FISH技术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。CMA技术具有高分辨率、高敏感性、高通量、可自动化和快速等优点，在多种遗传性疾病和正常人群中检测出了基因组DNA的多种类型CNV，临床上多用于血液肿瘤中染色体水平的拷贝数变化及非平衡性染色体异常、杂合性缺失检测。CMA技术不依赖传统的骨髓、外周血细胞培养，直接从DNA开始实验。其探针已涵盖国际细胞遗传学会（ISCA）认可的所有基因和肿瘤参考基因，能对全基因组拷贝数变化进行高通量检测，能够检测杂合性缺失（LOH）或单亲源二倍体（UPD）。

染色体基因组芯片分析对于显带法染色体核型分析、荧光原位杂交技术是一项重要的补充检测，目前已成为一项常规的临床遗传学诊断工具。这三种遗传学检测方法的比较见表6-1。

（赵晓武） vKt5VoSMwosamX78rLL1nI9yf39V/N9e1PVoZwMrdm77Zfp7ru3J4fhwoxc0CWCQ