Немного об истории развития хромосомного тестирования

В течение последнего десятилетия хромосомный микроматричный анализ (ХМА) набирает популярность в пренатальной диагностике. Хромосомные аномалии ответственны за более чем 300 синдромов человека, охватывающих широкий спектр геномных дисбалансов: от полиплоидии и анеуплоидии (аномалии числа хромосом) до субмикроскопических делеций и дупликаций [1].

Хромосомные аномалии встречаются у 1 из 150 рожденных детей и становятся причиной выкидышей примерно в 25% всех случаев, а также  50–60% выкидышей в первом триместре беременности. Как правило, частота развития анеуплоидий плода увеличивается с возрастом матери [2]. Есть и другая причина неблагоприятного прогноза для развития плода, не зависящая от возраста матери — вариация числа копий генов (CNV) [3].
Тенденции в методах хромосомного тестирования


Традиционное кариотипирование исторически было золотым стандартом для выявления крупных хромосомных аномалий . Этот метод помогает выявить аномалии числа хромосом (полиплоидии или анеуплоидии), относительно крупные структурные аномалии, видимые при определенном разрешении микроскопа, сбалансированные или несбалансированные транслокации и инверсии.

Тем не менее, кариотипирование имеет несколько ограничений, например, относительно длительное время обработки клеточной культуры, необходимость квалифицированных технических специалистов для выполнения анализа и неспособность обнаружить субмикроскопические хромосомные аберрации [4].

Помимо кариотипирования, в последние десятилетия были разработаны различные молекулярно-цитогенетические методы. Например, флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) устраняет разрыв между цитогенетическими и молекулярными подходами. FISH помогает обнаруживать клинически значимые хромосомные аберрации в клетках во время метафазы или интерфазы. Основное преимущество FISH — быстрая визуализация физического местоположения целевого зонда в отдельных клетках [5]. Однако, разрешающая способность метода все же ограничена.

ХMA же может не только идентифицировать большинство хромосомных дисбалансов, обнаруженных с помощью обычного цитогенетического анализа, но также и CNV с высоким разрешением [6]. Для пренатальных исследований используются две основные платформы микрочипов: генетическое тестирование методом сравнительной гибридизации на микрочипах (aCGH) и массивы SNP. Последние представляют собой тип микрочипа, используемый для анализа полиморфизма в популяции.

В aCGH хромосомы помечаются большим количеством картированных зондов, нанесенных на стандартные предметные стекла [3]. Эти микроматричные зонды охватывают весь геном, особенно плотно покрывая клинически значимые гены и регионы. После гибридизации образца ДНК плода и нормальной эталонной геномной ДНК с целевыми последовательностями на микроматрице предметное стекло сканируется для измерения интенсивности флуоресценции на каждой мишени на микрочипе [6]. После этого ученые сравнивают показатели флуоресценции при помощи биоинформатических инструментов.

В свою очередь зонды SNP обладают дополнительными преимуществами, хотя основаны на схожей технологии. Например, они позволяют обнаруживать хромосомные аномалии, нейтральные по числу копий, такие как длинные участки гомозиготности, возникающие из-за кровного родства и контаминации материнских клеток (MCC) [7].

Источники

  1. Peters, David G., et al. "Recent advances of genomic testing in perinatal medicine." Seminars in perinatology. Vol. 39. No. 1. WB Saunders, 2015.
  2. Rose, Nancy C., et al. "Screening for fetal chromosomal abnormalities: ACOG practice bulletin, number 226." Obstetrics & Gynecology 136.4 (2020): e48-e69.
  3. Carvalho CM, Zhang F, Lupski JR. Evolution in health and medicine Sackler colloquium: Genomic disorders: a window into human gene and genome evolution. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107 Suppl 1(Suppl 1):1765-1771. doi:10.1073/pnas.0906222107
  4. Vermeesch, Joris Robert, et al. "Guidelines for molecular karyotyping in constitutional genetic diagnosis." European Journal of Human Genetics 15.11 (2007): 1105-1114.
  5. Speicher, Michael R., and Nigel P. Carter. "The new cytogenetics: blurring the boundaries with molecular biology." Nature reviews genetics 6.10 (2005): 782-792.
  6. Dugoff, Lorraine, et al. "The use of chromosomal microarray for prenatal diagnosis." American journal of obstetrics and gynecology 215.4 (2016): B2-B9.
  7. Schwartz, Stuart. "Clinical utility of single nucleotide polymorphism arrays." Clinics in laboratory medicine 31.4 (2011): 581-594.

Смотрите также