经典染色体微阵列分析技术(CMA)在产前诊断中的应用.pptx
染色体微阵列的原理与临床应用 ppt课件
传统核型分析技术
是目前较为成熟的遗传性疾病诊断技术
染色体数量变化、平衡、不平衡易位、转位和显微镜下 可见的大片段缺失和重复。
绒毛活检取材
孕中期羊膜腔穿刺羊水
细胞培养
染色体核型分析
核型分析局限性
材料受限，需要新鲜的组织、血样进行活细胞培养 不能分辨长度在10Mb以下染色体片断的缺失、重复或易位 染色体亚端粒区域异常诊断率较低 不能检测LOH和UPD
染色体异常（所有新生儿中，染色 体异常占0.92%，多为新发而非遗 传）
遗传因素
单基因突变（多为孟德尔遗传，少 数为新发）
出生缺陷
环境因素（理、化、生物因素、生活方式） 遗传+环境因素
基因组：细胞核DNA成分和线粒体DNA分子的总和 基 因: 基因组内一个个具体的结构和功能单位
染色体：基因的载体
细胞核DNA: 46条染色体，30亿个碱基，编码21000个
二.遗传病常见诊断方法及比较
遗传病的诊断
染色体核型分析Karyotyping
荧光原位杂交 Fluorescence In Situ Hybridization (FISH)
染色体微阵列技术Chromosomal microarray analysis
(CMA) 测序技术
First-generation-Sanger method Novel sequencing techniques
发病、多无有效治疗。成为危害人类健康的主要疾病。
Genetic/Genomic Disorders Genomic disorders (number) Trisomy 21 Trisomy 18 Trisomy 13 Mosaic trisomies of other chromosomes Genomic disorders (structure) More than 400 known disorders Monogenic disorders Dominant (4,000) Recessive (3,000) Multigenic disorders Genes + Environments
2014年染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用专家共识
染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用专家共识染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用协作组目前，G 显带染色体核型分析技术仍然是细胞遗传学产前诊断的“金标准”，但该技术具有细胞培养耗时长、分辨率低以及耗费人力的局限性。
包括荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization，FISH) 技术在内的快速产前诊断技术的引入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。
染色体微阵列分析(chromosomal mlcroarray analysis，CMA) 技术又被称为“分子核型分析”，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。
根据芯片设计与检测原理的不同，CMA 技术可分为两大类：基于微阵列的比较基因组杂交(array- based comparative genomic hybridization ，aCGH) 技术和单核苷酸多态性微阵列(single nucleotide polymorphism array，SNP array) 技术。
前者需要将待测样本DNA 与正常对照样本DNA 分别标记、进行竞争性杂交后获得定量的拷贝数检测结果，而后者则只需将待测样本DNA 与一整套正常基因组对照资料进行对比即可获得诊断结果。
通过aCGH 技术能够很好地检出CNV，而SNP array 除了能够检出CNV 外，还能够检测出大多数的单亲二倍体(uniparental disomy，UPD) 和三倍体，并且可以检测到一定水平的嵌合体。
而设计涵盖CNV+SNP 检测探针的芯片，可同时具有CNV 和SNP 芯片的特点。
2010 年，国际细胞基因组芯片标准协作组(lntemational Standards for Cytogenomic Arrays Consortium，ISCA Consortium) 在研究了21698 例具有异常临床表征，包括智力低下、发育迟缓、多种体征畸形以及自闭症的先证者的基础上，发现aCGH 技术对致病性CNV 的检出率为 12.2%，比传统G 显带核型分析技术的检出率提高了10%。
染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用指南(2023)解读PPT课件
高分辨率
该技术具有高分辨率的特点，能 够检测到较小的染色体变异，包
括微缺失、微重复等。
自动化程度高
染色体微阵列分析技术实现了自 动化操作，提高了检测效率和准
确性。
技术优势
检测范围广
该技术能够检测多种类型的染色 体变异，包括数目异常和结构异
常等。
准确度高
与传统的核型分析相比，染色体微 阵列分析技术具有更高的准确度和 灵敏度，能够检测到更小的染色体 变异。
采集时间
孕妇外周血样本应在孕12周后进行采集，以确保胎儿DNA在母 血中达到一定浓度。
采集方法
采用无菌技术抽取孕妇静脉血，避免溶血和污染。
样本制备
将抽取的血液样本进行离心分离，提取血浆中的游离DNA，并 进行纯化和浓缩处理。
芯片杂交与扫描
芯片选择
选择具有高分辨率、高灵敏度和高特异性的染色体微 阵列芯片。
临床应用前景
早期筛查
染色体微阵列分析有望应用于孕早期筛查，实现对染色体异常的 早期发现和干预。
精准诊断
该技术能够对染色体微小变异进行精准检测，有助于实现精准诊断 和个性化治疗。
遗传咨询
通过染色体微阵列分析，可以为孕妇提供更准确的遗传咨询，帮助 她们做出更明智的决策。
挑战与问题讨论
技术成本
目前染色体微阵列分析技术成本较高 ，可能限制其在临床的广泛应用。
杂交过程
将制备好的DNA样本与芯片进行杂交，确保杂交过程 充分且均匀。
扫描成像
使用高分辨率扫描仪对杂交后的芯片进行扫描，获取 高质量的荧光信号图像。
数据分析与解读
01
数据预处理
对扫描得到的荧光信号图像进行 预处理，包括背景校正、信号归 一化等。
染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用专家共识(完整版)
染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用专家共识(主整版)目前，G显带染色体核型分析技术仍然是细胞遗传学产前诊断的 "全标准"，但该技术具有细胞培养耗时长、分辨率低以及耗费人力的局限性。
包括荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization , FISH)技术在内的快速产前诊断技术的引入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。
染色体微阵列分析(chromosomal microarray analysis , CMA)技术又被称为"分子核型分析"，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。
根据芯片设计与检测原理的不同，CMA技术可分为两大类：基于微阵列的比较基因组杂交(array . based comparative genomic hybridization , aCGH)技术和单核苜酸多态性微阵列⑸ngle nucleotide polymorphism array . SNP array)技术。
前者需要将待测样本DNA 与正常对照样本DNA分别标记、进行竞争性杂交后获得定量的拷贝数检测结果，而后者则只需将待测样本DNA与一整套正常基因组对照资料进行对比即可获得诊断结果。
通过aCGH技术能够很好地检出CNV ,而SNP array除了能够检出CNV外,还能够检测出大多数的单亲二倍体(uniparental disomv , UPD)和三倍体，并且可以检测到一定水平的嵌合体。
而设计涵盖CNV+SNP检测探针的芯片，可同时具有CNV和SNP芯片的特点"。
2010年，国际细胞基因组芯片标准协作组(International Standards for Cytogenomic Arrays Consortium , ISCA Consortium) 在硏究了2 1 698例具有异常临床表征，包括智力低下、发育迟缓、多种体征畸形以及自闭症的先证者的基础上，发现aCGH技术对致病性CNV的检出率为12.2%,比传统G显带核型分析技术的检出率提高了10%。
2023年版染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用指南解读ppt课件
技术成本高
数据解读复杂
染色体微阵列分析技术依赖于高通量 测序仪器和专业的生物信息学分析， 技术成本相对较高。
该技术产生大量的基因组数据，解读 这些数据需要专业的生物信息学知识 和经验，对医生和实验室的要求较高 。
检测范围有限
虽然染色体微阵列分析技术可以检测 微小的拷贝数变异，但对于某些点突 变和复杂的基因重排，该技术可能无 法准确检测。因此，在产前诊断中， 染色体微阵列分析技术不能完全替代 传统的细胞遗传学方法和其他分子遗 传学技术，而应作为这些方法的补充 和完善。
早期的染色体微阵列分析技术主要基于比较基因组杂交芯片 （aCGH），它通过将待测样本与参照样本进行杂交，来检 测染色体变异。
第二代技术
随着技术的发展，出现了基于单核苷酸多态性芯片（SNP array）的染色体微阵列分析技术。该技术不仅能够检测染色 体拷贝数变异，还能够检测单亲二倍体（UPD）和三倍体等 复杂遗传事件。
高分辨率
01
染色体微阵列分析技术可以检测染色体上微小的拷贝数变异，
分辨率远高于传统细胞遗传学方法。
快速准确
02
该技术无需细胞培养，直接对DNA进行测序，大大缩短了诊断
时间，并提高了准确性。
能够发现新的遗传变异
03
通过分析全基因组序列，该技术有可能发现以前未知的与疾病
相关的遗传变异。
染色体微阵列分析技术的局限性
。
成功案例分析
1 2
案例一
通过染色体微阵列分析技术，成功诊断出胎儿携 带的某种遗传性疾病，及时进行了医学干预，保 障了母婴健康。
案例二
在产前诊断中，通过该技术发现了染色体异常， 避免了潜在的高风险妊娠，实现了优生优育。
3
案例三
染色体微阵列分析技术(CMA)在产前诊断中的应用ppt课件
8
CMA检测前的遗传咨询
3. 检出疾病的遗传异质性：所检出的某些遗传性疾病由于外显率和表现度的差异， 在不同患者间临床表现可能存在很大的变异。 4. 可能检出与临床表型不相关的CNV：通过CMA 技术检测可能发现非亲生父亲、 近亲婚配、迟发性的遗传病或成人期发病的遗传病（如肿瘤），这些结果应该让孕 妇及家属选择是否被告知。
CMA检出数据
12
参考DGV、ISCA、DECIPHER、 Pubmed、实验室内部数据库等
对出的CNV进行注释
致病性CNV
良性CNV
临床意义不确 定CNV
报告对应的遗传综合 征/临床上高度相关的
致病基因
.
建议父母双方行CMA 检测以确定该CNV为
遗传或新发变异
13
THANK YOU!
.
1
.
2 主要内容
➢ CMA在产前诊断中的应用概况 ➢ CMA芯片平台选择 ➢ CMA应用于产前诊断的临床指征 ➢ CMA检测前后的遗传咨询及结果解释
.
CMA在产前诊断中的应用概况
3
.
CMA在产前诊断中的应用概况
4 2013 年Hillman 等的meta 分析共涉及25 篇文献共18 113 例个体:
.
3. VOUS：应建议父母行CMA 检测，通过家系综合分析以协助对胎儿检测结 11 果的判断。
（1）新发CNV：若有证据表明该区域内有疾病表型相关的功能基因，通常 认为是可能致病性；若该区域内无基因，通常认为是可能良性，也有可能目 前未发现其临床意义。 （2） 遗传性CNV： ①若胎儿父母有临床表型，且该区域内有疾病表型相关的功能基因，通常认 为该CNV 为可能致病性。 ②若胎儿父母无临床表型，通常情况下，可判断该CNV 为家族性良性CNV； 若胎儿CNV与亲代CNV 大小不同，且缺失或重复的范围扩大了，则应考虑 为可能致病性。此外，还需考虑不完全外显、临床表型差异（父母可能有亚 临床表现. ）的可能。
染色体微阵列分析技术在胎儿遗传病诊断中的应用
·综述·《中国产前诊断杂志（电子版）》 ２０１６年第８卷第３期染色体微阵列分析技术在胎儿遗传病诊断中的应用顾莹１ 黄欢２ 孙丽洲２（１．连云港市妇幼保健院生殖遗传科，江苏连云港 ２２２００６；２．江苏省妇幼保健院产科，江苏南京 ２１００３６）【摘要】 染色体微阵列分析（ｃｈｒｏｍｏｓｏｍａｌｍｉｃｒｏａｒｒａｙａｎａｌｙｓｉｓ，ＣＭＡ）技术是一种通过对染色体进行全基因组扫描，发现染色体组的数目和结构异常的检测技术。
ＣＭＡ以其高分辨率、高效率、高自动化操作等优点，不仅能有效检测传统核型分析技术所能检测的染色体数目异常及非平衡性结构异常，还能检测染色体组亚显微结构水平上不平衡重排引起的拷贝数变异（ｃｏｐｙｎｕｍｂｅｒｖａｒｉａｔｉｏｎ，ＣＮＶ），成为现代临床遗传学常规诊断工具，并被引入到产前胎儿遗传疾病检测中。
本文将就产前胎儿遗传病、胎儿遗传病检测的技术回顾、ＣＭＡ技术的发展及在胎儿遗传病检测中的应用、优势和面临的挑战等做一个详细的综述。
【关键词】 染色体微阵列分析；产前诊断；遗传病；遗传咨询【中图分类号】 Ｒ７１４．５３ 【文献标识码】 Ａ犱狅犻：１０．１３４７０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｊｐｄ．２０１６．０３．０１１ 遗传病指人体遗传物质（包括细胞核ＤＮＡ和核外线粒体ＤＮＡ）发生变异或可遗传性修饰而导致的疾病，可由亲代遗传给子代，故称遗传病。
在产前胎儿检测的遗传性疾病中主要包括染色体病、基因病、线粒体病等。
目前已发现的人类染色体异常超过１００００种［１］，主要包括数目异常，如唐氏综合征２１号染色体比正常多一条，女性先天卵巢发育不全缺少一条Ｘ染色体；部分染色体大片段结构变异，罗氏易位等；染色体亚显微结构的微缺失或重复，如１７ｑ２１．３１微缺失综合征和２２ｑ１ｌ．２微重复综合征。
染色体病对胎儿的危害尤其巨大，除极少数三体和性染色体异常可以存活下来，大多数的染色体数目异常均以流产、死胎而告终，而染色体结构异常则是引起新生儿出生缺陷非常重要的原因，包括智力低下、发育迟缓、多器官畸形等［２］，而目前尚无有效的治疗措施，因此需要及早准确检测和积极干预。
染色体基因芯片的临床应用ppt课件
会导致完全不同的展带效果 可以检测平衡性和不平衡性易位
FISH (1986)
全基因组芯片 (2010)
检测时需选用针对某种异常染色体的探针 一次杂交只能检测1至数个异常，不能像染色体核型分析
对全套染色体的数目和结构异常同时进行检测 不能检测杂合子缺失（LOH）/单亲二倍型（UPD） 结果的判定没有统一的标准 组合探针的方案还不成熟 ，组合探针的成本问题 可以检测平衡性和不平衡性易位
98%
83%
X chromosome OMIM Morbid genes (177)
100%
93%
RefSeq genes (36,121)
96%
80%
检测路线（（）
OMIM:
Online Mendelian Inheritance in Man 在线人类孟德尔遗传数据库
DECIPHER:国际公共病理性CNVs数据
微阵列结果显示在18号染色体短 臂p11.32-q11.31存在大约4.5Mb 的缺失,该拷贝数变异区域涵盖23 个已知基因,包括 TYMS,NDC80,
DLGAP1等剂量敏感的基因。
Zhou Yi, Xie Yingjun，et al. GENE,2014
Zhou Yi , Xie Yingjun，et al. GENE,2014
检测后的报告解释
Clin Genet 2013: 84: 415–
染色体基因芯片检测说明
染色体基因芯片可由于产前遗传疾病筛查， 植入前筛查，产前筛查，产后筛查，新生 儿筛查，携带者筛查，癌症基因分析。应 实行有指针的检测，根据患者的病情、可 选择的诊断方法、患者经济承受能力等因 素综合判断诊断措施，检测应严格掌握基 因芯片诊断技术的适应证。
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片平台存C在M差A异技）术，临可床以意作义为不临明床确的产C前NV诊比断例常为规1.4检%测； 的 ➢ 在超声提一示部胎儿分结，构对异于常所且有核型介正入常性的产病前例诊中，断C，M特A 技别术是的超额声外检出率为10%，
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3. VOUS：应建议父母行CMA 检测，通过家系综合分析以协助对胎儿检测 11 结果的判断。
（1）新发CNV：若有证据表明该区域内有疾病表型相关的功能基因，通常 认为是可能致病性；若该区域内无基因，通常认为是可能良性，也有可能目 前未发现其临床意义。 （2） 遗传性CNV： ①若胎儿父母有临床表型，且该区域内有疾病表型相关的功能基因，通常认 为该CNV 为可能致病性。 ②若胎儿父母无临床表型，通常情况下，可判断该CNV 为家族性良性CNV； 若胎儿CNV与亲代CNV 大小不同，且缺失或重复的范围扩大了，则应考虑 为可能致病性。此外，还需考虑不完全外显、临床表型差异（父母可能有亚 临床表现精心）整理 的可能。
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8
CMA检测前的遗传咨询
3. 检出疾病的遗传异质性：所检出的某些遗传性疾病由于外显率和表现度的差异， 在不同患者间临床表现可能存在很大的变异。 4. 可能检出与临床表型不相关的CNV：通过CMA 技术检测可能发现非亲生父亲、 近亲婚配、迟发性的遗传病或成人期发病的遗传病（如肿瘤），这些结果应该让孕 妇及家属选择是否被告知。
单亲二倍体（uniparental disomy，UPD）、低水平嵌合体（mosaic）、近
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亲婚配及三倍体。
6 CMA应用于产前诊断的临床指征
加拿大医学遗传学会（CCMG） 美国妇产科医师学院（ACOG） 母胎医学会（SMFM）
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CMA检测前的遗传咨询
1. CMA 技术的优势：能够检出所有引起基因组不平衡改变的染色体异常，包括所 有核型分析能够检出的染色体不平衡变异，以及核型分析无法检出的染色体微缺失 与微重复。 2. CMA 技术的局限性： （1） 无法检测平衡染色体重组、极低比例嵌合体（<10%）、某些标记染色体、 单基因突变及DNA 甲基化异常、aCGH 芯片还无法检测三倍体。 （2）可能会发现VOUS，即可能需要对父母样本进行检测，通过家系综合分析， 以协助对胎儿检测结果的判读。但基于目前对人类基因组的认识和数据库的积累程 度，仍然无法对某些检测结果进行精确判读和解释。
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CMA检测报告及结果解释
9
➢ CMA 检测的临床报告至少应包括以下几方面内容：
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CMA检测后咨询及临床处理
1. 非致病性CNV： 基本可以排除由基因组不平衡改变而导致的遗传病，但必须向患 者说明CMA 技术不能检测所有的遗传病，如极低比例嵌合体（<10%）、平衡染色 体重组、单基因突变等。 2. 致病性CNV：（1）胎儿检出明确致病性染色体微缺失或微重复综合征：若其父母 有再次妊娠计划，应建议父母行CMA 检测以明确胎儿致病性片段是新发突变还是遗 传自父母，以对再次生育作遗传风险评估。（2）胎儿同时检出缺失和重复： 胎儿的缺失和重复可能来源于亲代的染色体平衡易位片段的不平衡分离，若其父母有 再次妊娠计划，应对父母样本进行荧光原位杂交FISH或染色体核型分析以排除染色 体相互易位或倒位，并对再发风险进行评估。
CMA检出数据
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参考D部数据库等
对检出的CNV进行注释
致病性CNV
良性CNV
临床意义不确 定CNV
报告对应的遗传综合 征/临床上高度相关的
致病基因
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建议父母双方行CMA 检测以确定该CNV为
遗传或新发变异
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THANK YOU!
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2 主要内容
➢ CMA在产前诊断中的应用概况 ➢ CMA芯片平台选择 ➢ CMA应用于产前诊断的临床指征 ➢ CMA检测前后的遗传咨询及结果解释
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CMA在产前诊断中的应用概况
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CMA在产前诊断中的应用概况
4 2013 年Hillman 等的meta 分析共涉及25 篇文献共18 113 例个体:
CMA芯片平台选择
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基于微阵列的比较基因组杂交技术(aCGH)
优势：用户可根据需要设计并制作芯片 可针对特定区域设计高密度探针 以增加在该区域的检测灵敏度和特异性
单核苷酸多态性微阵列技术(SNP array)
优势：SNP 芯片除了带有拷贝数信息外， 还带有SNP 分型的信息； 可检测杂合性缺失（loss of heterozygous，LOH），从而用于检测
VOUS 比提例示为2胎.1%儿；结构异常者，应用CMA 技术可明显提 ➢ 超声提示高胎有儿结临构床异意常义且的CMCAN检V测检正出常率的。病例中，染色体核型分析的额外检出
率为0.8%，其中绝大部分为染色体平衡重组。 ➢ 而在CMA 检测结果未发现异常的病例中，染色体核型分析的额外检出率为
0.6%，其中精绝心整理大部分为染色体平衡易位或倒位。