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細胞核型分(fēn)析(NGS)-CNV-seq技術的前世今生(shēng)

  案例分(fēn)析     |      2022-05-17 15:56:54
緣起
G顯帶染色體(tǐ)核型分(fēn)析技術是細胞遺傳學檢測染色體(tǐ)非整倍體(tǐ)、多倍體(tǐ)、平衡和非平衡性結構重排、較大(dà)片段的微缺失/微重複以及嵌合體(tǐ)的“金标準”,但該技術具有細胞培養耗時長、分(fēn)辨率低以及耗費(fèi)人力的局限性。包括熒光原位雜(zá)交(Fluorescence in Situ Hybridization, FISH)、熒光定量聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction,PCR)和多重連接探針擴增(Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification,MLPA)技術在内的快速産前診斷技術的引入雖然具有快速及特異性高的優點,但還不能做到對染色體(tǐ)組的全局分(fēn)析。

在西方國家,聯合應用超聲、核型分(fēn)析以及微陣列技術已對識别妊娠期胎兒染色體(tǐ)異常、诠釋習慣性流産以及診斷兒童和成人未知(zhī)生(shēng)理和心理問題産生(shēng)重大(dà)影響,可爲提高其生(shēng)活質量提供更好的治療方案。但在發展中(zhōng)國家和一(yī)些發達國家,微陣列技術因技術難度高、缺少專業知(zhī)識和高成本等原因尚未得到廣泛運用,故而新生(shēng)兒染色體(tǐ)疾病發病率仍很高。目前,臨床上亟需微陣列技術的替代方法,以便全面準确、經濟實惠地檢測大(dà)多數染色體(tǐ)疾病。研究發現,基于高通量測序技術(Next Generation Sequencing,NGS)的染色體(tǐ)拷貝數變異檢測(CNV-seq)技術有望滿足這一(yī)需求。

探索
2013年初,中(zhōng)南(nán)大(dà)學湘雅醫院與北(běi)京貝瑞和康生(shēng)物(wù)技術股份有限公司(以下(xià)簡稱“貝瑞和康”)合作,對收集的72例臨床樣本進行CNV-seq回顧性臨床研究,研究采用雙盲試驗設計,并将CNV-seq檢測結果與SNP Array結果進行比對。結果顯示,CNV-seq和SNP Array對于已知(zhī)緻病CNVs都能達到100%的檢出,但在對于某些小(xiǎo)于1Mb緻病性未知(zhī)的CNVs檢測上,CNV-seq則明顯優于SNP Array。以上結果說明CNV-seq相比SNP Array更能發現新的染色體(tǐ)疾病,進而更深入的闡釋胎兒異常、流産、不孕不育以及先證者患病的原因。該結果于2014年發表于《Journal of Molecular Diagnostics》【1】。

發展
2014年,南(nán)方醫科大(dà)學南(nán)方醫院與貝瑞和康合作,比較了傳統核型分(fēn)析G顯帶技術與CNV-Seq在檢測與自發流産相關的染色體(tǐ)異常方面的效能。研究結果表明,CNV-Seq與STR分(fēn)析同時運用,可作爲核型分(fēn)析的替代技術,用于檢測與自發流産相關的染色體(tǐ)拷貝數異常,檢測結果可靠且準确。該結果于2015年發表于《Ultrasound Obstet Gynecol》【2】。

2015年,南(nán)京大(dà)學醫學院附屬鼓樓醫院與貝瑞和康合作,聯合運用CNV-seq和SNP-array技術對115例産前超聲結構異常的羊水樣本進行檢測,并随機選擇了38例進行了雙盲平行對照。結果顯示,除一(yī)個樣本背景信号高未檢出結果外(wài),其餘37例樣本陽性符合率100%,陰性符合率100%。結論是CNV-seq可以替代高密度微陣列芯片用于産前超聲結構異常的染色體(tǐ)異常檢測。該結果于2016年發表于《Journal of Molecular Diagnostics》【3】。

成熟
近年來,CNV-seq技術在染色體(tǐ)結構變異檢測中(zhōng)的應用越來越廣泛,很多研究也證明了該技術具有傳統染色體(tǐ)核型分(fēn)析方法所無法比拟的優勢。CNV-seq技術對染色體(tǐ)非整倍體(tǐ)和不平衡性重排的檢出效率與傳統核型分(fēn)析方法相同,并具有更高的分(fēn)辨率和敏感性,且CNV-seq還能發現更多的、有臨床意義的基因組CNV,尤其是對于産前超聲發現胎兒結構異常者,CNV-seq是目前最有效的遺傳學診斷方法之一(yī)。

目前,貝瑞和康已與國内超過300家醫院合作開(kāi)展CNV-seq項目,且陸續有大(dà)型産前診斷中(zhōng)心全環節自主開(kāi)展。CNV-seq尤其适用于以下(xià)幾類臨床應用情況

參考文獻
1.Liang D, Peng Y, Lv W, et al. Copy number variation sequencing for comprehensive diagnosis of chromosome disease syndromes.[J]. Journal of Molecular Diagnostics Jmd, 2014, 16(5):519-26.
2. Liu S, Song L, Cram D S, et al. Traditional karyotyping versus copy number variation sequencing for detection of chromosomal abnormalities associated with spontaneous miscarriage[J]. Ultrasound in Obstetrics and Gynecology, 2015, 46(4):3665-3674.
3. Zhu X, Li J, Ru T, et al. Identification of copy number variations associated with congenital heart disease by chromosomal microarray analysis and next generation sequencing.[J]. Prenatal Diagnosis, 2016, 36(4):321–327.