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    細胞核型分析(NGS)-CNV-seq技術的前世今生

      案例分析     |      2022-05-17 15:56:54
    緣起
    G顯帶染色體核型分析技術是細胞遺傳學檢測染色體非整倍體、多倍體、平衡和非平衡性結構重排、較大片段的微缺失/微重復以及嵌合體的“金標準”,但該技術具有細胞培養耗時長、分辨率低以及耗費人力的局限性。包括熒光原位雜交(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)技術在內的快速產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組的全局分析。

    在西方國家,聯合應用超聲、核型分析以及微陣列技術已對識別妊娠期胎兒染色體異常、詮釋習慣性流產以及診斷兒童和成人未知生理和心理問題產生重大影響,可為提高其生活質量提供更好的治療方案。但在發展中國家和一些發達國家,微陣列技術因技術難度高、缺少專業知識和高成本等原因尚未得到廣泛運用,故而新生兒染色體疾病發病率仍很高。目前,臨床上亟需微陣列技術的替代方法,以便全面準確、經濟實惠地檢測大多數染色體疾病。研究發現,基于高通量測序技術(Next Generation Sequencing,NGS)的染色體拷貝數變異檢測(CNV-seq)技術有望滿足這一需求。

    探索
    2013年初,中南大學湘雅醫院與北京貝瑞和康生物技術股份有限公司(以下簡稱“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,并將CNV-seq檢測結果與SNP Array結果進行比對。結果顯示,CNV-seq和SNP Array對于已知致病CNVs都能達到100%的檢出,但在對于某些小于1Mb致病性未知的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疾病,進而更深入的闡釋胎兒異常、流產、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,南方醫科大學南方醫院與貝瑞和康合作,比較了傳統核型分析G顯帶技術與CNV-Seq在檢測與自發流產相關的染色體異常方面的效能。研究結果表明,CNV-Seq與STR分析同時運用,可作為核型分析的替代技術,用于檢測與自發流產相關的染色體拷貝數異常,檢測結果可靠且準確。該結果于2015年發表于《Ultrasound Obstet Gynecol》【2】。

    2015年,南京大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例產前超聲結構異常的羊水樣本進行檢測,并隨機選擇了38例進行了雙盲平行對照。結果顯示,除一個樣本背景信號高未檢出結果外,其余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產前超聲結構異常的染色體異常檢測。該結果于2016年發表于《Journal of Molecular Diagnostics》【3】。

    成熟
    近年來,CNV-seq技術在染色體結構變異檢測中的應用越來越廣泛,很多研究也證明了該技術具有傳統染色體核型分析方法所無法比擬的優勢。CNV-seq技術對染色體非整倍體和不平衡性重排的檢出效率與傳統核型分析方法相同,并具有更高的分辨率和敏感性,且CNV-seq還能發現更多的、有臨床意義的基因組CNV,尤其是對于產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。

    目前,貝瑞和康已與國內超過300家醫院合作開展CNV-seq項目,且陸續有大型產前診斷中心全環節自主開展。CNV-seq尤其適用于以下幾類臨床應用情況

    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.

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