染色體分析系統(tǒng)

一、分析系統(tǒng)的組成
1．自動(dòng)染色體核形分析系統(tǒng):karyotyping
2．熒光原位雜交圖像分析系統(tǒng):FISH
3．多色熒光原位雜交系統(tǒng):mFISH/mBAND
4．比較基因組雜交定量分析:CGH
5．彗星分析:Comet imager
6．自動(dòng)掃描系統(tǒng):Metafer

二、各系統(tǒng)的原理
一）染色體核型分析
1．原理
染色體組型又稱核型，是指將動(dòng)物、植物、真菌等的某一個(gè)體或某一分類群（亞種、種、屬等）的體細(xì)胞內(nèi)的整套染色體，按它們相對(duì)恒定的特征排列起來的圖像。
核型模式圖是指將一個(gè)染色體組的全部染色體逐個(gè)按其特征繪制下來，再按長(zhǎng)短、形態(tài)等特征排列起來的圖像。
是遺傳學(xué)科學(xué)研究和輔助臨床診斷的重要手段之一,是分析染色體異位和缺失,診斷各種遺傳疾病的關(guān)鍵指標(biāo)。
2．應(yīng)用意義
染色體組型分析——染色體水平上的表型
可確定物種的特征，確定種屬親緣關(guān)系
分析生物物種的變異和進(jìn)化過程
識(shí)別單條染色體、基因定位
臨床應(yīng)用（染色體疾病、產(chǎn)前診斷）

二）熒光原位雜交分析系統(tǒng)
1．FISH的基本原理
基本原理是用已知的標(biāo)記單鏈核酸為探針，按照堿基互補(bǔ)的原則，與待檢材料中未知的單鏈核酸進(jìn)行異性結(jié)合，形成可被檢測(cè)的雜交雙鏈核酸。由于DNA分子在染色體上是沿著染色體縱軸呈線性排列，因而可以探針直接與染色體進(jìn)行雜交從而將特定的基因在染色體上定位。
2．特點(diǎn)
●操作簡(jiǎn)便，探針標(biāo)記后穩(wěn)定，一次標(biāo)記后可使用二年。
●方法敏感，能迅速得到結(jié)果。
●在同一標(biāo)本上，可同時(shí)幾種不同探針。
●不僅可用于分裂細(xì)胞染色體數(shù)量或結(jié)構(gòu)變化的研究，而且還可用于靜止期細(xì)胞的染色體數(shù)量及基因改變的研究
3．應(yīng)用
可用于標(biāo)記染色體的識(shí)別、特異融合基因的檢測(cè)、新基因定位，用全染色體涂抹探針識(shí)別復(fù)雜的染色體結(jié)構(gòu)異常

三）多色熒光原位雜交
1．原理
M-FISH相當(dāng)于在 一次雜交中給每一條染色體都涂上了不同的顏色, 因而很容易就可看到多條染色體間的復(fù)雜易位情況和確定標(biāo)志染 色體的來源.
2．應(yīng)用
M-FISH是1996年才建立的一種新技術(shù)。使用5種熒光染料按比例標(biāo)記探針，雜交后形成24條染色體上24種特異的熒光色彩以供核型分析。它為人們提供了既豐富又完善的細(xì)胞遺傳學(xué)信息，包括確定標(biāo)記染色體的來源、檢測(cè)微小的染色體易位和檢測(cè)復(fù)雜的染色體易位。

四）比較基因組雜交定量分析
1．原理
CGH不需要制備患者的染色體標(biāo)本,只需采用腫瘤患者的基因組DNA和正常人的基因組DNA作為探針，與正常人的中期染色體分裂相進(jìn)行雜交。比較兩種探針?biāo)鶚?biāo)的熒光信號(hào)的強(qiáng)度比率來判斷腫瘤患者的DNA是否存在缺失、增加或復(fù)制。
2．特點(diǎn)
●CGH最適合于檢測(cè)實(shí)體瘤, 淋巴瘤等不易得到高質(zhì)量染色體標(biāo)本的疾病.
●CGH可在一次雜交中檢測(cè)整個(gè)基因遺傳物質(zhì)的增加或減少,但精度有限, 對(duì)微小的擴(kuò)增或缺失檢測(cè)不出,僅適用于對(duì)整個(gè)基因組進(jìn)行篩查.CGH也無法發(fā)現(xiàn)平衡染色體易位.

五）彗星分析系統(tǒng)
1．簡(jiǎn)介
是一種計(jì)算細(xì)胞內(nèi)由于放射致癌物質(zhì)或環(huán)境毒素所造成DNA損傷的系統(tǒng)。處理過的細(xì)胞在電泳時(shí)，小的DNA碎片比大的移動(dòng)較快，所以染了熒光探針的變異細(xì)胞核會(huì)形成彗星狀，正常的核仍保持圓形。彗星分析具備了簡(jiǎn)易及高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，日漸成為一個(gè)監(jiān)察引致突變物質(zhì)的強(qiáng)有力手段。
2．應(yīng)用
(1)檢測(cè)瘤體內(nèi)的乏氧細(xì)胞
實(shí)體瘤內(nèi)的乏氧細(xì)胞對(duì)電離輻射和化療藥物的殺傷作用，相對(duì)表現(xiàn)抗拒。用“彗星”法檢測(cè)乏氧細(xì)胞，主要基于電離輻射所造成的有氧細(xì)胞的DNA鏈斷裂比乏氧細(xì)胞大3倍這樣一個(gè)事實(shí)。
(2)測(cè)定DNA損傷程度和細(xì)胞殺滅效應(yīng)之間的關(guān)系
最近，用“彗星”法分析人體腫瘤多細(xì)胞球體和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腫瘤的結(jié)果顯示，初始DNA損傷的量化測(cè)定可能成為評(píng)價(jià)細(xì)胞殺滅效應(yīng)的指標(biāo)。結(jié)果亦顯示腫瘤細(xì)胞具有修復(fù)DNA損傷的能力，而細(xì)胞修復(fù)損傷的能力被認(rèn)為是判斷同樣打擊條件下，不同細(xì)胞存活程度的另一重要依據(jù)。
(3)凋亡細(xì)胞的檢測(cè)
“彗星”分析法能檢測(cè)細(xì)胞凋亡的主要原理，是依據(jù)細(xì)胞水解電泳后DNA的圖像特點(diǎn)，即凋亡細(xì)胞產(chǎn)生的大量DNA片段幾乎都可以泳動(dòng)。用一種改良方法，即DNA交聯(lián)試劑滴定法還可提供DNA片段大小的信息，因此可區(qū)別凋亡和壞死兩種不同形式的細(xì)胞死亡。
(4)測(cè)定腫瘤生長(zhǎng)分?jǐn)?shù)
實(shí)體瘤中90％的細(xì)胞是處于靜止態(tài)的，因此對(duì)抗代謝和抗有絲分裂藥物表現(xiàn)耐受。拓?fù)涿涪蛞种苿┮劳胁窜湛稍斐稍鲋臣?xì)胞的DNA斷裂，而對(duì)非增殖細(xì)胞不發(fā)生作用。因此對(duì)經(jīng)過依托泊苷體外處理的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行“彗星”分析，可檢測(cè)實(shí)體瘤中非周期細(xì)胞的比例、生長(zhǎng)分?jǐn)?shù)，與其它方法測(cè)定的結(jié)果非常吻合。
(5)在腫瘤生物學(xué)中的其它應(yīng)用和展望
“彗星”分析可與其它單細(xì)胞檢測(cè)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，包括作用于DNA藥物的抗體或磁性免疫珠，將來通過免疫學(xué)分析與DNA損傷分析相結(jié)合的方法，可能獲得關(guān)于藥物耐受的進(jìn)一步信息。例如“彗星”分析可以告訴我們一個(gè)細(xì)胞的DNA未損傷，而上述方法則可以告訴我們是由于藥物未達(dá)到細(xì)胞還是細(xì)胞對(duì)藥物無反應(yīng)。“彗星”分析亦可與DNA雜交技術(shù)相結(jié)合，從而有可能深入分析某些DNA序列是否受損或修復(fù)。

六）自動(dòng)掃描系統(tǒng)
1．簡(jiǎn)介
結(jié)合使用電動(dòng)顯微鏡和掃描臺(tái)，自動(dòng)掃描熒光玻片，自動(dòng)尋找中期或其他微小的熒光標(biāo)記。找到的位置可自動(dòng)或手動(dòng)用高倍排列在屏幕上以供確認(rèn)和自動(dòng)核型分析。每一個(gè)掃描視野也可以自動(dòng)復(fù)位以便進(jìn)一步的觀察和分析
2．應(yīng)用
●統(tǒng)計(jì)大量間期細(xì)胞核的FISH信號(hào)
●在明場(chǎng)或熒光圖象中自動(dòng)查找分裂中期染色體
●自動(dòng)檢測(cè)熒光標(biāo)記的特殊細(xì)胞
3．特點(diǎn)
大大提高常規(guī)檢測(cè)和研究的效率，同時(shí)掃描可以在無人看管的情況下在夜間運(yùn)行，節(jié)約了寶貴的日間工作時(shí)間