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第5章 临床细胞遗传学原理

? 近50年的研究表明，显微镜下可见的染色体数目或结构异常（染色体畸变）可导致许多临床表征，即染色体病。

? 染色体病是一大类遗传病。许多死产、流产、先天性畸形和智力发育迟缓都属于染色体病。染色体畸变也是恶性肿瘤重要的发病机制之一。各种特定的染色体畸变与许多已明确的综合征相关，这些综合征比所有孟德尔遗传的单基因病更为常见。染色体病约占活婴的1%，在35岁以上高龄产妇的产前诊断中约占2%，在早期自然流产胎儿中约占50%。

（细胞遗传学导论）

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为了进行常规临床染色体分析，细胞必须经过培养，生长良好并迅速分裂。符合这些要求的最易获取的细胞只有白细胞，特别是T淋巴细胞。为了制备合适的短期培养细胞，先通过静脉穿刺获取外周血，并加入肝素抗凝，再提取白细胞，置于组织培养液中刺激其分裂。几天后，用化学物质阻滞有丝分裂的纺锤体，使分裂细胞停滞于中期。收集细胞，用低渗液处理，使染色体膨胀。固定、铺片，根据诊断需要选择不同的染料染色，染色体便可用于检测分析了。

? 除了常规的细胞学核型分析以外，现已出现分子核型分析。它运用基因组学相关技术检测核型的全基因组完整性和剂量。

（染色体分析的临床适应证）

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Problems of early growth and development. 早期生长和发育的异常。 Stillbirth and neonatal death. 死产和新生儿夭亡。 Fertility problems. 不育。 Family history. 阳性家族史。 Neoplasia. 肿瘤。

Pregnancy in a woman of advanced age. 高龄孕妇。

（染色体的识别）

? 常用的染色手段有3种。我们已讨论了临床实验室最常用的Giemsa显带（G显带）方法。

? （G显带）

? （Q显带） ? （R显带）

? 无论用何种显带技术处理人类染色体，都必须通过一套统一的染色体国际分类系统来识别。任何特定的带、染色体畸变所包含的DNA序列或基因，都可以通过带的编号系统精确定位。

? 根据中期染色体着丝粒的位置，常将人类染色体分为3种类型：中着丝粒染色体，着丝粒位于或靠近染色体

中央，两条臂长短相近；近中着丝粒染色体，着丝粒偏于染色体的一侧，两条臂长短明显不同；近端着丝粒染色体，着丝粒靠近一端。 ?

? 人类近端着丝粒染色体（13、14、15、21和22号染色体）有一明显的球状结构的染色质，由缩窄的柄（次

縊痕）连接于短臂，称之为随体。这5对染色体的次縊痕含有几百份拷贝的rRNA基因以及一些重复序列。

（特殊的细胞学方法）

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（C显带）

（高分辨显带）(早中期显带) （脆性位点） （荧光原位杂交）

（用微阵列进行染色体和基因组分析）

（染色体畸变）

? 染色体畸变包括数目畸变和结构异常，可发生在常染色体或性染色体中。

? 迄今，最常见的染色体畸变是非整倍体，由一条或多条染色体的增、减而引起，常导致身体和智力的发育障

碍。相互易位（非同源染色体之间的节段交换）也相对常见，虽然通常没有表型效应，但可能产生异常的子代。

? 通常用一组标准缩写和术语来描述染色体畸变以及所涉及的FISH或微阵列技术。

? 46, XX, del(5p)

? 46, XX, t(2;8)(q22;p21)

? 染色体畸变所导致的表型效应取决于多个方面，包括染色体自身的性质，所涉及基因组的失衡，异常部位上的特异基因或致病基因，遗传给下一代的可能性等。

（染色体数目异常）

? 染色体数目为非46的，都称为异倍体。以单倍体染色体数(n)为基数成倍地增加或减少，称为整倍体，其他数目的改变称为非整倍体。

? （三倍性和四倍性） ? （非整倍性）：

（三体）； （单体）

? 尽管非整倍性的机制尚不明了，目前认为减数分裂不分离是其最常见的原因。减数分裂不分离是指在两次减

数分裂中的一次（通常是减数分裂Ⅰ）过程中，配对的染色体没有正确分开。

? 造成非整倍性的另一个原因是姐妹染色单体在减数分裂Ⅰ（而非减数分裂Ⅱ）中提前分离。

? 不分离也可能发生于合子形成后的有丝分裂中。若发生在卵裂早期，可能引起临床上的镶嵌现象。

（染色体结构畸变）

? 结构重排源自染色体断裂，继而发生异常重建。重排有多种方式，常见性仅次于非整倍体；总体而言，新生儿的结构畸变发生率约为1/375。自发的染色体重排发生率较低，也可能由断裂剂（如电离辐射、病毒感染以及许多化学药品）诱发。与其他数目异常类似，结构重排可以发生在个体的所有细胞中，也可以嵌合体形式出现。

? 平衡结构重排即重排后染色体组的总量没有增减，非平衡结构重排即染色体组的总量发生了增或减。

（非平衡重排）

? 缺失、重复或两者兼之（在某些情况下）造成的非平衡重排，通常引起异常表型。只要扰乱了正常功能基因的平衡，就会造成发育异常。非平衡重排的一大类包括端粒区的亚显微改变，患者出现原发性智力发育迟缓。

（缺失）

? 缺失的临床后果通常为单倍不足（指单拷贝的基因不足以维持通常是由两个拷贝来完成的正常功能），一般取决于缺失节段的大小及其所含的功能基因数量。 ? 缺失既可发生在染色体的末端（末端缺失），也可发生在染色体臂上（中间缺失）。

（重复）

? 与缺失一样，重复源于染色体不等交换或易位、倒位携带者减数分裂过程中的异常分离或倒位。总的来说，重复的后果不及缺失严重。然而，由于配子中的部分节段的重复会导致染色体失衡（即部分三体），并且染色体断裂可能截断基因，故重复通常也会造成某些表型异常。

（标记染色体和环状染色体）

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标记染色体是非常小的不确定染色体，偶尔在染色体制片中可见，常见于嵌合体。标记染色体通常作为正常染色体的补充，称为超数染色体或额外结构异常染色体。细胞遗传学家们发现很难对它进行显带，即使是用高分辨显带技术。因为它们太小，带型十分模糊不清，故通常使用各种探针的FISH技术。细微的标记染色体常由着丝粒异染色质构成，能用各种特异性染色体卫星或“涂染” FISH探针来检测。

Ring chromosomes are quite rare but have been detected for every human chromosome. 环状染色体相当少见，但每条人类染色体都可能形成环状染色体。 ? ?

（等臂染色体）

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? 等臂染色体即染色体的一条臂丢失，而另一条臂变成等长的两段。

（双着丝粒染色体）

? 双着丝粒染色体为染色体畸变中的罕见类型。两条都含有着丝粒的染色体节段（源自2条不同染色体或1条染色体的2条姐妹染色单体）在断端处融合，其无着丝粒片段丢失。

（平衡重排）

? 染色体若发生平衡重排，通常不会影响表型。原因是染色体物质数量无增减，只是结构稍有变化。

? 即使结构重排是真平衡型，携带者产生不平衡配子的几率还是很高的，生育异常不平衡子代的风险随之增高。而且，染色体断裂也可能截断基因，导致突变。

? 某一染色体同时发生了2处断裂，其中间节段倒转方向后重新连接，即倒位。倒位有2种类型：臂内倒位（不包括着丝粒），2个断裂点均在一条臂内；臂间倒位（包括着丝粒），2个断裂点分别位于2条臂内。

? 由于属于平衡重排，倒位携带者通常没有异常表型，但会对子代产生临床影响。倒位携带者可能产生异常配子，导致非平衡子代。由于倒位的存在，减数分裂Ⅰ的染色体配对会产生倒位环。虽

然倒位环部分抑制了片段重组，但会形成非平衡配子。

? A pericentric inversion can lead to the production of unbalanced gametes with both duplication and deficiency of chromosome segments.

? 臂间倒位可产生既有重复又有缺陷的染色体节段不平衡配子。

（易位）

? 易位通常为2条非同源染色体之间的节段交换。主要有2种类型：相互易位和罗伯逊易位。

（相互易位）

? 非同源染色体分别发生断裂，断片相互交换并重接，称为相互易位。相互易位相对常见，在新生儿中的发生

率约为1/600。相互易位一般是无害的，虽然在智力发育迟缓患者中更为多见。与其他平衡结构重排相同，相互易位产生不平衡配子和异常妊娠的风险较高。经历2次或多次自然流产的夫妇及不育男性，更易检出平衡易位。

（罗伯逊易位）

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罗伯逊易位即2条近端着丝粒染色体的长臂在着丝粒区连接，短臂丢失。结果该平衡核型只有45条染色体，包括1条由2条染色体长臂形成的易位染色体。由于5对近端着丝粒染色体的短臂上都有编码rRNA的基因，故丢失短臂不会有害。根据每条近端着丝粒染色体的断裂点，罗伯逊易位产生单着丝粒或假双着丝粒的染色体。

Although a carrier of a Robertsonian translocation is phenotypically normal, there is a risk of unbalanced gametes and therefore of unbalanced offspring.

虽然罗伯逊易位携带者表型正常，但是他们有生成不平衡配子的风险，故可生育不平衡子代。 ? ?

（插入）

? 插入是一种单方易位，即一条染色体的某个节段或按原方向或倒位插入到另一条染色体上。插入携带者的染色体异常分离可导致子代出现插入节段的重复或缺失，也可产生正常或平衡携带者子代。

（镶嵌现象）

? 当个体发生了染色体畸变，畸变通常出现在所有的细胞中。然而，个体也会表现2种甚至更多种的染色体核型，这种现象称为镶嵌现象。镶嵌现象或为数目变异，或为结构变异（较少见）。检测镶嵌现象可用常规核型分析，也可用间期FISH分析或阵列CGH。

? 镶嵌现象的常见原因是受精卵早期卵裂中（进行有丝分裂）染色体不分离。镶嵌现象对临床表型影响的研究带来2点主要的不足之处。首先，若没有明显的临床症状，人们一般不会去进行核型检测，故很少能找到表型正常的嵌合体个体；再者，对产前诊断所检测出的嵌合体胎儿，很少再进行随访。但总体而言，特定染色体三体嵌合体的临床症状比非三体嵌合体要轻很多。

（染色体畸变的发生率）

? 几项大规模的调查显示了不同的染色体畸变发生率。主要的数目异常为3种常染色体三体（21三体、18三体

和13三体），以及4种性染色体非整倍体：Turner 综合征 (usually 45, X), Klinefelter 综合征 (47,

XXY)、47, XYY 和 47, XXX。在自然流产中，三倍体和四倍体占了一小部分。

（亲本来源的影响）

? （基因组印记）

? 在一些疾病中，表型的表达取决于突变等位基因或畸变染色体遗传自父方还是母方。由于等位基因亲代来源不同而导致的基因表达差异现象称为基因组印记。

（表观遗传学）

? 这些改变包括DNA的共价修饰，或染色质特异组蛋白的修饰或替换——将影响某一染色体区域的基因表达。

? 印记仅影响基因的表达而不改变DNA的序列组成。这是基因失活的一种可逆形式，而非基因突变，故为表观遗传学效应。

（孟德尔遗传病的细胞遗传学效应）

? 除了相对常见的脆性X染色体综合征，还有一些罕见的单基因综合征也具有特异性的染色体畸变。总体上讲，这些常染色体隐性遗传病为染色体不稳定综合征。发现某个特异的染色体对这些病种的诊断十分重要。

（癌症的细胞遗传学分析）

? 癌症研究的一个重要组成是明确各种癌症的染色体异常以及各种结构重排的断裂点与癌基因的关系。在各种肿瘤中，已经检测到有几百种非随机的染色体异常，发生在除Y染色体以外的所有染色体中。在细胞遗传学实验室中，FISH、SKY和阵列CGH技术对肿瘤的诊断和预后都具有极高的价值。

（染色体畸变的发生率）

? 几项大规模的调查显示了不同的染色体畸变发生率。主要的数目异常为3种常染色体三体（21三体、18三体

和13三体），以及4种性染色体非整倍体：Turner 综合征 (usually 45, X), Klinefelter 综合征 (47,

XXY)、47, XYY 和 47, XXX。在自然流产中，三倍体和四倍体占了一小部分。

（亲本来源的影响）

? （基因组印记）

? 在一些疾病中，表型的表达取决于突变等位基因或畸变染色体遗传自父方还是母方。由于等位基因亲代来源不同而导致的基因表达差异现象称为基因组印记。

（表观遗传学）

? 这些改变包括DNA的共价修饰，或染色质特异组蛋白的修饰或替换——将影响某一染色体区域的基因表达。

? 印记仅影响基因的表达而不改变DNA的序列组成。这是基因失活的一种可逆形式，而非基因突变，故为表观遗传学效应。

（孟德尔遗传病的细胞遗传学效应）

? 除了相对常见的脆性X染色体综合征，还有一些罕见的单基因综合征也具有特异性的染色体畸变。总体上讲，这些常染色体隐性遗传病为染色体不稳定综合征。发现某个特异的染色体对这些病种的诊断十分重要。

（癌症的细胞遗传学分析）

? 癌症研究的一个重要组成是明确各种癌症的染色体异常以及各种结构重排的断裂点与癌基因的关系。在各种肿瘤中，已经检测到有几百种非随机的染色体异常，发生在除Y染色体以外的所有染色体中。在细胞遗传学实验室中，FISH、SKY和阵列CGH技术对肿瘤的诊断和预后都具有极高的价值。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x8hx.html