基因組拷貝數(shù)變異

1、基因組拷貝數(shù)變異（基因組拷貝數(shù)變異（CNVCNV） -疾病遺傳學(xué)研究新方向疾病遺傳學(xué)研究新方向鄧林貝鄧林貝國家人才培養(yǎng)與生命科學(xué)基地國家人才培養(yǎng)與生命科學(xué)基地2021-12-15拷貝數(shù)變異拷貝數(shù)變異(Copy number variation, CNV) 是由基因組發(fā)生重排而導(dǎo)致的,一般指長度1 kb 以上的基因組大片段的拷貝數(shù)增加或者減少, 主要表現(xiàn)為亞顯微水平的缺失和重復(fù)。2021-12-15正常正常人類人類基因組構(gòu)成基因組構(gòu)成成分成分是是成對存在成對存在，即，即2份拷貝份拷貝 當(dāng)基因組片段出現(xiàn)當(dāng)基因組片段出現(xiàn)缺失缺失或或重復(fù)重復(fù)時，導(dǎo)致時，導(dǎo)致CNV2021-12-15CNV領(lǐng)域的奠基之

2、作領(lǐng)域的奠基之作自然自然遺傳學(xué)遺傳學(xué)： 在人類基因組上發(fā)現(xiàn)大尺度變異大尺度變異科學(xué)科學(xué)： 人類基因組上的大尺大尺度拷貝數(shù)多態(tài)度拷貝數(shù)多態(tài)2021-12-15基因組拷貝數(shù)多態(tài)和結(jié)構(gòu)多態(tài)基因組拷貝數(shù)多態(tài)和結(jié)構(gòu)多態(tài)Zhang et al.(2009) Annu .Rev. Genomics Hum, Genet2021-12-152021-12-152021-12-15致病性致病性2021-12-15 非等位同源重組非等位同源重組(NAHR) 主要發(fā)生在減數(shù)分裂中主要發(fā)生在減數(shù)分裂中, 可導(dǎo)致可導(dǎo)致重復(fù)重復(fù)、缺失缺失和和倒位倒位 非同源末端連接非同源末端連接(NHEJ) 產(chǎn)生一些結(jié)構(gòu)簡單的產(chǎn)生一些結(jié)

3、構(gòu)簡單的 CNV 復(fù)制叉停滯和模板轉(zhuǎn)換復(fù)制叉停滯和模板轉(zhuǎn)換(Fos Tes) 產(chǎn)生含復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生含復(fù)雜結(jié)構(gòu)的 CNV2021-12-15CNV 突變機(jī)理突變機(jī)理2021-12-15基因組技術(shù)的分辨率基因組技術(shù)的分辨率2021-12-15G banding 4Mb FISH40 to 250Kb per clone2021-12-15TSC2：c. 1221 CATSC2： c. 5238-5255 delTSC2： c. 5121 ins ATSC2：c. 2071 del CDNA sequencing 1 bp 全基因組規(guī)模的全基因組規(guī)模的CNV分析平臺分析平臺2021-12-15Nex

4、t generation sequencingSNP array 技術(shù)平臺的實際應(yīng)用 對不明原因不明原因智力障礙智力障礙/ /生長發(fā)育遲緩生長發(fā)育遲緩患者患者行全基因組拷貝數(shù)變異分析行全基因組拷貝數(shù)變異分析2021-12-15 智力障礙智力障礙：又稱為又稱為精神發(fā)育遲滯精神發(fā)育遲滯（Mental RetardationMental Retardation，MRMR），是一組以），是一組以1818周歲前起病、認(rèn)識功能障礙（周歲前起病、認(rèn)識功能障礙（IQIQ小于小于7070）、）、社會適應(yīng)能力缺陷為特征的疾病社會適應(yīng)能力缺陷為特征的疾病 。MRMR群體發(fā)病率約為群體發(fā)病率約為1-3%1-3%。 M

5、RMR患者在學(xué)齡前（患者在學(xué)齡前（5 5歲前）常表現(xiàn)為語言、運動發(fā)育遲滯，歲前）常表現(xiàn)為語言、運動發(fā)育遲滯，故亦稱之為故亦稱之為生長發(fā)育遲緩生長發(fā)育遲緩（Development DelayDevelopment Delay，DDDD） MR/DDMR/DD的病因復(fù)雜，主要包括環(huán)境致畸致愚因素、圍產(chǎn)期缺的病因復(fù)雜，主要包括環(huán)境致畸致愚因素、圍產(chǎn)期缺氧窒息和遺傳因素。其中遺傳因素約占氧窒息和遺傳因素。其中遺傳因素約占2/32/3。目前只有一半。目前只有一半的患者能夠明確病因診斷。的患者能夠明確病因診斷。 2021-12-15用用SNP arraySNP array芯片行全基因組拷貝數(shù)變異檢測芯片行

6、全基因組拷貝數(shù)變異檢測Illumina Setrix BeadChipIllumina Setrix BeadChip2021-12-15研究方法研究方法 CNV CNV分析軟件：分析軟件：cnvPartition cnvPartition （IlluminaIllumina提供）提供）2021-12-15Illumina Infinium Illumina Infinium 實驗流程實驗流程（）拷貝數(shù)變異（拷貝數(shù)變異（CNVs)CNVs)是否致病判斷流程是否致病判斷流程 （參考（參考Koolen DAKoolen DA，20092009）2021-12-15完成基因芯片檢測情況完成基因芯片檢

7、測情況 目前已通過目前已通過Illumina BeadArray 系統(tǒng)系統(tǒng)共完成共完成426例智力障礙例智力障礙/生長發(fā)育遲緩患者的全基因組拷貝數(shù)變異檢測；生長發(fā)育遲緩患者的全基因組拷貝數(shù)變異檢測； 85例確診為致病性例確診為致病性CNVs，陽性率，陽性率19.9%； 50例例pCNVs已完成來源的驗證已完成來源的驗證,其中：其中： 缺失型缺失型pCNVs大小大小0.6218.5Mb，平均，平均4.9Mb； 重復(fù)型重復(fù)型pCNVs大小大小1.338Mb，平均，平均9.5Mb 。2021-12-15結(jié)果結(jié)果-患者診斷為已知綜合征的類型包括患者診斷為已知綜合征的類型包括22q11.2122q11.

8、21微缺失綜合征微缺失綜合征22q11.2122q11.21微重復(fù)綜合征微重復(fù)綜合征Pallister-KillianPallister-Killian綜合征綜合征1q21.11q21.1微重復(fù)綜合征微重復(fù)綜合征9p-9p-綜合征綜合征瞼裂狹小瞼裂狹小- -上瞼下垂上瞼下垂- -倒轉(zhuǎn)型內(nèi)眥贅皮綜合征倒轉(zhuǎn)型內(nèi)眥贅皮綜合征Prader-WilliPrader-Willi綜合征綜合征Greig Greig 頭頭- -并指（趾）多指（趾）綜合征并指（趾）多指（趾）綜合征1p361p36單體綜合征單體綜合征Williams-BeurenWilliams-Beuren綜合征綜合征先天性顱鎖骨發(fā)育不全先天性

9、顱鎖骨發(fā)育不全2021-12-152021-12-15瞼裂狹小瞼裂狹小- -上瞼下垂上瞼下垂- -倒轉(zhuǎn)倒轉(zhuǎn)型內(nèi)眥贅皮綜合征型內(nèi)眥贅皮綜合征 A示3q22.2-q23 缺失約4.2Mb；B示患者并趾畸形、面部畸形特征（包括小頭、上瞼下垂、瞼裂狹小、倒轉(zhuǎn)型內(nèi)眥贅皮、低位耳、鼻梁低平、人中長、小嘴）； C、D、E分別為患者及其父親、母親FISH分析結(jié)果圖，目的探針RP11-79L9 ，對照探針RP11-636D10 ，可見患者間期核和中期染色體均缺失一個紅色信號。2021-12-15GreigGreig頭頭- -并指（趾）多并指（趾）多指（趾）綜合征指（趾）綜合征 A示 7p14.1-p14.3缺失約10Mb；B示患者腳部并趾多趾畸形及面部畸形特征（前額窄、額嵴、眼距寬、內(nèi)眥贅皮、眼裂上斜、縮下頜）；C、D、E分別為患者及其父親、母親FISH分析結(jié)果圖，目的探針RP11-121A8 ，對照探針RP11-1005L7 ，可見患者中期染色體缺失一個橙色信號 2021-12-15Williams-Beuren綜合征綜合征 A A示7q11.23缺