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编号:10257795
分子细胞遗传学技术在确诊9p三体综合征中的应用
http://www.100md.com 《中华医学遗传学杂志》 1999年第6期
     作者:丁秀原 Despina Sanoudou 杨凤堂 陈虹

    单位:100020北京,首都儿科研究所遗传研究室(丁秀原),陈虹 生化免疫研究室;Despina Sanoudou 英国剑桥大学病理系人类分子遗传研究室;杨凤堂 临床兽医学系

    关键词:染色体涂染;比较基因组杂交;多色显带分析技术;染色体结构异常

    分子细胞遗传学技术在确诊9p三体 综合征中的应用 【摘要】 目的 用分子细胞遗传学技术鉴别常规细胞遗传学难以确定的染色体异常。方法 用染色体涂染、比较基因组杂交(comparative genomic hybridization,CGH)和多色显带分析技术(colorbanding chromosome analysis,RxFISH),对一例G显带提示为9号染色体结构异常的病例进行研究。结果 患儿核型为46,XX,9p+,染色体涂染显示两条9号染色体(包括短臂额外片段)被均匀涂染,CGH和RxFISH证实为9号短臂完全重复,核型准确描述为46,XX,dup 9p(p11→p24∷p24→qter)。结论 这些技术手段可以鉴别常规细胞遗传学难以进行诊断的、复杂的染色体结构异常,在基础及临床医学研究领域中,有着重要的应用前景。
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    Determination of trisomy 9p by molecular cytogenetic technology

    DING Xiuyuan,Despina Sanoudou,YANG Fengtang,CHEN Hong.Department of Genetics,Capital Institute of Pediatrics,Beijing, 100020 P.R.China.E-mail:cip@public.intercom.com.cn

    【Abstract】 Objective To use molecular cytogenetic techniques for the determination of complex chromosomal aberrations that could not be distinguished by conventional cytogenetic method.Methods Chromosome painting,comparative genomic hybridization(CGH) and color banding chromosome analysis(RxFISH) were used to identify a case with chromosome 9 aberration by G-banding.Results The patient has a karyotype of 46,XX,9p+ by G-banding.Both chromosomes 9 were uniformly painted,including the extra segment on one of the 9p alleles.CGH revealed a duplication of the entire 9p short arm.After analysis with RxFISH the patient's karyotype could be accurately described as 46,XX,dup9p(p11→p24∷p24→qter).Conclusion The present report shows that some late technological developments in the field of cytogenetics can facilitate the study of the diseases linked to complex chromosomal aberrations and may find significant application in basic and clinical medical studies.
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    【Key words】 Chromosome painting Comparative genomic hybridization Color banding chromosome analysis Chromosomal aberration

    1970年Rethor é等首先用显带技术识别证实了9p三体核型,并描述了三体综合征的临床特征[1]。至今已报道的9p三体综合征约有100余例,是比较常见的常染色体异常综合征,其发病率仅次于21、13和18三体综合征。我们结合染色体涂染(chromosome painting)、比较基因组杂交(comparative genomic hybridization,CGH)和多色显带分析技术(color banding chromosome analysis,RxFISH)等最新的分子细胞遗传学手段,对一例G显带提示为9号染色体结构异常的病例进行研究,确诊为9p三体综合征,现报告如下。

    1 材料与方法
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    1.1 病例 女,4岁,因智力低下就诊。患儿系第1胎足月剖腹产(因胎心弱),母孕期正常,出生时母亲年龄38岁,父亲41岁。患儿5个月能认父母,但至今不能分辨陌生人与熟人,不会说话;3岁会独立行走,现仍步态不稳;大小便可控制,无特殊疾病史;6个月时行唇裂修补术。家庭成员无类似病史,父母非近亲婚配。查体:身高93cm,体重15.5kg,发育欠佳,表情呆傻。头型无异常,眼距宽,无斜视及震颤,耳位低,左侧有唇裂修补疤痕,腭弓高耸,腭裂,无颈蹼。胸廓对称无畸形,心尖部闻及Ⅱ级收缩期杂音,律齐。双手通贯纹,各 指骨短,小指两屈曲褶纹合并,无名指及小指内弯屈曲,双足第2、5趾甲发育不良。泌尿生殖系统及神经系统无异常。B超示房间隔缺损,脑CT检查疑脑白质发育不良。

    1.2 方法

    1.2.1 细胞遗传学检查 取患儿及其父母外周血,按常规方法进行淋巴细胞培养及染色体制备,并行G显带分析。

    1.2.2 染色体涂染 生物素标记的正常人整条9号染色体涂染探针,由英国剑桥大学病理系人类分子遗传研究室馈赠。取出-20℃保存的染色体悬液滴片,65℃烤片1小时,100%乙醇脱水5分钟,室温干燥。再于70%甲酰胺、2×SSC中65℃变性1分30秒~2分钟后,迅速置于-20℃70%冷乙醇中5分钟,经系列乙醇脱水,气干待用。探针50~100ng与含有50%甲酰胺、10%葡聚糖硫酸酯、Cot-1 DNA的杂交液混合,65℃变性10分钟,转入37℃重退火30分钟后,滴在玻片上,封片后置湿盒内,42℃杂交过夜。杂交后移去盖片,于45℃水浴中将玻片依次置于50%甲酰胺、2×SSC,2×SSC,0.1×SSC,4×T(4×SSC、0.05%Tween 20)中漂洗。然后滴加1∶500稀释的亲和素-Cy3,37℃孵育30分钟,4×T洗涤后,DAPI复染,抗粹灭甘油封片,荧光显微镜下观察。
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    1.2.3 CGH按常规酚/氯仿抽提法从患儿及正常对照的外周静脉血中提取基因组DNA,分别用生物素和荧光素(FITC)进行标记,标记的DNA探针同时杂交到正常男性染色体分裂相上。杂交及检测过程同染色体涂染,区别之处:37℃杂交3~4天;患儿DNA的检测采用绿色荧光素,依次滴加1∶200稀释的兔抗FITC,1∶100稀释的羊抗兔FITC,37℃孵育,每次30分钟,正常对照DNA则采用红色的亲和素-Cy3作为检测;分析采用Vysis公司的定量图象分析软件(quantitative image processing system,QUIPS)。

    1.2.4 RxFISH 用3种不同颜色的荧光素标记、经流式仪分离获得的长臂猿各染色体DNA,制备成探针,按染色体涂染的方法与患儿的染色体分裂相杂交,经不同检测试剂的组合,产生7种颜色,对染色体进行彩色显带。采用Applied Imaging公司软件进行分析(本研究中CGH和RxFISH两部分工作在英国剑桥大学病理系人类分子遗传研究室FISH组完成)。
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    2 结果

    细胞遗传学G显带分析显示:患儿父母为正常核型,分别为46,XY和46,XX。患儿核型为46,XX,9p+,即每个分裂相均有一条9号染色体短臂延长,增加了一条额外深带(图1a)。为探明额外染色体片段的来源,采用9号染色体涂染探针进行染色体涂染,结果显示两条9号染色体(包括短臂额外片段)被均匀涂染(图1b,图2),其它染色体未见杂交信号,因此除外了存在染色体易位或插入的可能性,提示有染色体内重复。CGH证实该额外片段为9号短臂完全重复(图1c)。RxFISH的结果将患儿的核型准确地描述为46,XX,dup 9p(p11→p24∷p24→qter)(图1d、图3)。1101.gif (5438 字节)

    图1 患儿9号染色体经4种方法分析的结果 a:G显带,右侧为异常的9号染色体;b:染色体涂染结果;c:CGH;d:RxFISH的结果
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    Fig 1 The results of chromosome 9 by four methods a:G-banding,the abnormal chromosome 9 (right);b:chromosome painting;c:CGH;d:RxFHSH1102.gif (2301 字节)

    图2 患儿染色体涂染结果

    Fig 2 The result of chromosome painting1103.gif (4388 字节)

    图3 患儿染色体RxFISH
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    Fig 3 The result of RxFISH

    3 讨论

    荧光原位杂交(FISH)技术是90年代初发展起来的,它采用非同位素方法将DNA技术与传统细胞遗传学方法相结合,使细胞遗传学的研究进入了分子细胞遗传学的发展阶段。近年来,相继问世的染色体涂染、CGH和RxFISH等新技术,更使FISH技术得到了不断的创新和发展。本研究中,我们将这几项新技术用于常规G显带技术难以确定的染色体结构异常的临床病例研究,取得了令人信服的结果。在染色体涂染中所使用的整条9号染色体涂染探针,是采用兼并引物PCR(degenerate oligonucleotide primed PCR,DOP-PCR)的方法,对经过流式仪分离获得的9号染色体进行标记。DOP-PCR的引物设计为3′端的6个特异序列碱基与6个兼并碱基结合,在PCR扩增的头5个循环采用低退火温度(30℃)。这两个特点使DOP-PCR的标记方法比以往采用的以Alu重复序列为基础的PCR标记具有突出的优点:(1)DNA的扩增不受DNA种类和复杂性的影响,DOP-PCR可用于各种DNA模板的标记;(2)标记效率高,染色体涂染均匀[2]。通过使用整条染色体特异探针进行染色体涂染,对于复杂的或小片段的染色体易位、缺失、断裂以及鉴别标记染色体的来源等,都可以作出准确的判断。在CGH分析中,患儿的DNA标记成绿色,正常参考DNA标记成红色,与正常染色体分裂相杂交,通过分析绿色与红色的比率,显示9号染色体短臂绿色比值增高,定量分析表明增加了1个拷贝,为9号短臂重复。同理,如果显示红色比值增高,则表明有片段缺失。CGH技术是在基因组水平上,将对变异部位的检测与染色体定位相结合,进行准确的定量定位分析,并且不需要细胞培养,特别适合用于恶性肿瘤获得性染色体结构异常的研究[3]。RxFISH技术也可以定义为种交叉彩色显带分析技术(cross species color banding),其原理是:与人类相比,长臂猿的染色体核型发生了高度重排,因此采用不同颜色组合,对长臂猿的染色体DNA分别进行标记,制备成特异探针,与人染色体杂交,使每一对染色体产生独特的易于分辨的彩色带型,根据彩色带型的变化,可以清楚地判断染色体的重排,特别适用于临床细胞遗传学对染色体内重排的检测[4]。本例患儿RxFISH结果显示,正常的一条9号染色体短臂从着丝粒起为蓝色-绿色,另一条则为蓝色-绿色-绿色-蓝色,表明9p重复的排列为p11→p24∷p24→p11。RxFISH不仅可以用于临床医学的研究,在人类进化、物种分化及多样性等研究中都具有重要意义。
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    9p三体综合征常由家族性染色体相互易位的异常分离所致。单纯9p三体综合征有一半以上为新发生的重排[1]。本例患儿即为新发生的染色体重排。9p三体综合征常表现为智力发育迟缓及身体发育畸形。尽管已报告的病例表型和体征相对一致,但一般认为其严重程度与重复片段的长度相关[5]。9pter-p21重复的患者常表现为轻度面部畸形或内脏异常[6],当患者为9pter-p11重复时症状则较重,如小头畸形,眼球凹陷,眼距宽,眼睑下垂,鼻尖翘,鼻根部宽,口角下斜,耳朵不正常等[7]。本例患儿为9pter-p11重复,其表型异常较重,同时伴有唇腭裂,房间隔缺损及智力发育迟缓,这些特征在9pter-p11重复病例中尚属少见。我们的研究结果提供了运用最新分子细胞遗传学技术进行临床染色体异常研究的例证,可以相信,随着这些新的技术手段在临床医学研究中的应用,将有力地推进各种与染色体结构异常有关的疾病的研究。

    本课题受北京市卫生重点学科资助
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    参考文献

    1 J.德格劳奇,C.多利欧著.杨国范,林斌治译.9p三体性.见:人类染色体临床图谱.北京:人民卫生出版社,1983.53-58.

    2 Telenius H,Carter NP,Bebb CE,et al.Degenerate oligonucleotide-primed PCR:general amplification of target DNA by a single degenerate primer.Genomics,1992,13∶718-725.

    3 Kallioniemi A,Kallioniemi OP,Sudar D,et al.Comparative genomic hybridization for molecular cytogenetic analysis of solid tumors.Science,1992,258(5083)∶818-821.
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    4 Yang FT,O′Brien PCM,Rens W,et al.Chromosome homologies between humans and three old world monkeys extended to the subchromosomal level by color banding.Eighteenth International Congress of Genetics.Beijing:1998,Abstracts p104,7S21.

    5 Lin CC,Holman G,Sewell L,et al.Interchromosomal duplication for the short arm of chromosome no.9:Report of three cases due to a familial translocation t (9:11) and one case with a de novo 47,XX,+9p karyotype.J Ment Defic Res,1977,21:309-329.
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    6 Lewandowski RC,Yunis JJ,Lehrke R,et al.Trisomy for the distal half of the short arm of chromosome 9:A variant of the trisomy 9p syndrome.Am J Dis Child,1976,130∶663-667.

    7 Young RS,Reed T,Hodes ME,et al.The dermatoglyphic and clinical features of the 9p trisomy and partial 9p monosomy syndromes.Hum Genet,1982,62∶31-39.

    (收稿:1999-01-06 修回:1999-05-18), 百拇医药