细胞遗传学技术

时间：2008-01-17 阅读：2027

细胞遗传学技术

细胞遗传学一词可追溯到一百多年前科学家在细胞核里发现染色体的时候。 “染色体”在希腊语里的意思是“带色的体”。染色体显带技术的发展使科学家们能够识别不同的染色体，从而在染色体水平上来了解许多疾病的遗传变异。但是，细胞遗传学研究也有它的不足之处。首先，受限于显带技术的分辨率（超过3Mb的DNA才能被识别），检出象染色体微缺失综合症之类的微小染色体变异可能性很小；第二，传统细胞遗传技术只能分析中期分裂相细胞。而且，许多肿瘤特别是实体，染色体重组非常复杂，无法通过显带分析方法得到全部染色体核型。

荧光原位杂交技术（FISH）是二十世纪八十年代后期发展起来的，那时科学家们想用非放射性方法进行基因定位（Pinkel D.et al.,1986）。FISH技术的发展很快在细胞遗传学和分子遗传学之间建立了一座桥梁。这是分子细胞遗传学开始的标志。这种方法被广泛用于检测染色体重组和标记染色体（Pinkel D.et al.,1988），以及检测许多基因疾病的染色体的微缺失（Kuwano A et al.,1991）和用于非整倍体疾病的产前诊断（Eastmond DA and Pinkel D,1989）。同时，为了满足更多的需求，通过流式细胞技术，染色体微切割和人类基因组进程计划（HGP）等不同的技术，产生了越来越多的FISH探针并被商品化。运用这些探针，科学家们能够识别染色体稳定易位的断裂点和绘制出与某些特异性疾病相关的关键缺失区域。克隆这些区域就可以识别与基因相关的疾病，从而制造出用于诊断的特异性探针。

1998年以来，许多以FISH为基础的技术发展起来，解决了许多传统细胞遗传学中存在的问题，并开辟了分子细胞遗传学的新时代。

直到1996年，M-FISH技术才得以建立，也就是运用几种不同荧光染色将22对常染色体和2条性染色体着色染成24种不同的颜色组合（Schrock E,et al.,1996;Speicher MR,et al.,1996）。这项研究的原理是：将几种荧光染料混合后所产生的颜色要多于所使用混合染料的数目。理论上，如果使用n种荧光染料，那么就可检

测2n-1个目标。因此，只用5种荧光染料就可标记22对常染色体和2条性染色体。M-FISH就是使用这种方法来标记探针，每条染色体被不同的荧光染料组合标记。而且，这两种技术也使用特殊的软件来识别虚拟颜色代表的不同的荧光组合。M-FISH中，通过5个窄带滤波器对5种不同的荧光图像分别捕获，然后对这5个图像整合并用特定的软件分析；

比较基因组杂交技术，可以在一次实验中分析整个基因组的DNA序列拷贝的数目变化（Kallioniemi A,etal.,1992）。将等量的被检测组织和正常对照组织全基因组DNA分别用绿色或红色荧光标记，混合变性后与标记探针和正常的分裂中期染色体杂交，杂交后对照各自的参考染色体分别计算和分析检测组织和正常对照组织的荧光比率。此项技术可以有效地检测染色体不平衡，例如缺失、重复。CGH也有缺点,首先，该技术只能检测非平衡的染色体重组，对平衡染色体重组却无能为力；大部分CGH软件有自动核型分析软件包系统，但是需要一定程度的手动干预。另一个局限是分辨率低，一般只有大于10Mb的非平衡改变才能被检测。对于高水平的扩增，2Mb就可以被检测。

尽管CGH可以用来分析组织样本的细胞遗传学变异，但由于分辨率低的关系，对于单个基因异常提供的信息有限。在这种情况下，间期FISH为检测特定基因位点上的变异提供了选择方法。因为染色质在细胞核内缠绕而难以变性。细胞分裂间期FISH的难度大于中期FISH。因此，间期FISH探针需信号强烈集且无背景信号产生，以避免判断错误。黏性质粒，PAC、BAC可用于间期FISH,而YAC则因为它的靶区域太大会产生“成团”信号而不适合使用。间期FISH广泛应用于临床诊断中，尤其是对染色体核型分析失败和遗传学分析貌似正常的病例尤为有意义。