染色體病-12012課件

染色體病

學習要點掌握染色體病和染色體畸變的定義，染色體畸變的類型、常見染色體病臨床表現(xiàn)、發(fā)病機制；熟悉染色體分析的方法；了解染色體病研究史、染色體病的親本起源效應

示從DNA到中期染色體的多極螺旋化過程的模式圖

一條染色體是一個DNA分子人的各號染色體大小及估計的基因數(shù)

染色體堿基數(shù)(Mb)基因數(shù)目染色體堿基數(shù)(Mb)基因數(shù)目染色體堿基數(shù)(Mb)基因數(shù)目1222.819889117.87781777.811042237.5124610131.67301877.62673194.6103311131.112641955.813374187.274312130.310092059.55925177.78341395.63182134.22436167.310501488.36462234.84717154.79161581.3589X150.47668142.66921678.9839Y24.876（1對核苷酸為1bp;1000bp=1kb;1000kb=1Mb;1000Mb=1Gb)總計：2.85Gb資料來源Finishingtheeuchromaticsequenceofthehumangenome

Nature,Vol431,21October2004∣

※突變——DNA在劑量或序列上的改變。

※人類遺傳物質(zhì)突變是一個從分子水平到細胞水平的連續(xù)過程。從分子水平的單個核苷酸改變到數(shù)個、數(shù)十個、數(shù)百個、數(shù)千、數(shù)萬個核苷酸改變，從一個基因改變到數(shù)個、數(shù)十個、數(shù)百個基因的改變，到染色體上一個次亞帶、亞帶、帶、一個區(qū)到一條染色體、一組染色體的改變均有記載。盡管這種改變的大小和數(shù)量各不相同，但其本質(zhì)都是DNA劑量或序列的改變?！z傳病——遺傳物質(zhì)突變所致的疾病，包括基因病、染色體病?！虿　▎蝹€核苷酸改變到一個基因改變（用分子遺傳學方法及有關儀器檢測——分辨率為1bp）※染色體病————包括染色體上一個次亞帶、亞帶、帶、一個區(qū)到一條染色體、一組染色體的改變（用細胞遺傳學方法在顯微鏡下觀察——分辨率為3000kb）人類遺傳物質(zhì)的突變與疾病

染色體病(chromosomaldisease)——染色體數(shù)目或結構異常所致的疾病，主要分為常染色體病、性染色體病。

染色體病的發(fā)生率——流產(chǎn)胚胎占50%、死產(chǎn)嬰占10%、新生兒死亡者占10%、新生活嬰占0.7%、一般人群占0.5%

1、染色體病研究簡史2、染色體檢查的臨床指征3、染色體畸變4、常染色體病5、性染色體及其異常1956年Tjio和Levan等證明人類染色體數(shù)目是46條1959年法國醫(yī)生Lejeune發(fā)現(xiàn)先天愚型患兒染色體為47條核型1970年Caspersson發(fā)表第1張人類染色體顯帶照片，1971年巴黎國際命名會議發(fā)表人類顯帶染色體國際命名體制以后短短10年中，世界上相繼發(fā)現(xiàn)人類染色體數(shù)目異常和結構畸變3000余種，染色體病綜合征100余個。1974年我室在國際上首創(chuàng)了75度烤片法，在國內(nèi)率先建立了G顯帶技術，提出了G顯帶染色體模式圖；

1975年Dutrillaux和1976年Yunis發(fā)現(xiàn)了染色體高分辨顯帶技術，1981年“人類細胞遺傳學命名國際標準委員會”，簡寫為ISCN，發(fā)表了人類染色體高分辨550-850條帶的模式圖即“ISCN（1981）”常規(guī)染色體G顯帶染色體（300-500條帶）高分辨染色體（550-1000條帶）顯帶染色體（850—923條帶階段）Eg.10q24.321976年我室在國內(nèi)率先開展了高分辨的染色體技術的研究，1987年在世界上首次提出了923條帶逐一命名的染色體模式核型圖；

示mos45,X/46,XY/46,X,dic(Y)/47,XYY/47,X,2dic(Y)/47,XY,dic(Y),/48,XY,2dic(Y)/48,X,3dic(Y)(p11.32)及其表型夏家輝等1981年用高分辨顯帶技術將睪丸決定基因定位于Yp11.32帶（1）示mos45,X/46,dic(Y)(p11.31)及其表型夏家輝等1981年用高分辨顯帶技術將睪丸決定基因定位于Yp11.32帶（2）睪丸決定基因定位在Yp11.32帶Yp11.32（患者有睪丸）（患者無睪丸）國際上將睪丸決定基因定位于著絲粒周圍夏家輝等1981年用高分辨顯帶技術將睪丸決定基因定位于Yp11.32帶（3）八十年代初期出現(xiàn)熒光原位雜交（FluorescenceinsituHybridization,FISH）技術1995年ISCN（1995）制定了FISH的命名體制染色體熒光原位雜交基因定位（最小片段10kb左右）整條染色體熒光原位雜交圖示FISH原理,YHapten半抗元Fluorophore熒光基因

1989年與日本長崎大學Niikawa教授合作在世界上首創(chuàng)了以人工合成的24種核苷酸為引物對未知序列的染色體片段進行顯微切割、PCRFISH檢測技術，構建了人類24種染色體探針池和部分區(qū)帶探針池，并應用于研究與臨床。（資料源自本室夏家輝，鄔玲仟等）患者表型7q長臂末端著色深采用G顯帶與FISH相結合鑒定的一個46,XX,der(7)t(3;7)(q26;q35)患者的染色體照片（1）7號探針池雜交顯示一條染色體長臂末端不著色3號探針池雜交顯示一條7號染色體末端著色用3q26→qter探針池雜交顯示兩條3號和一條7號染色體末端著色（資料源自本室夏家輝，鄔玲仟等）采用G顯帶與FISH相結合鑒定的一個46,XX,der(7)t(3;7)(q26;q35)患者的染色體照片（2）（資料源自本室夏家輝，鄔玲仟，龍志高，潘乾等）用顯微切割染色體構建探針池的反向原位雜交查明額外小染色體起源于DG組染色體短臂用7號染色體特異性探針池對患者中期染色體進行染色體繪畫；

用8號染色體特異性探針池對患者中期染色體進行染色體繪畫采用G帶和FISH技術對一個染色體復雜易位患者的核型鑒定（1）

示一位46,XY,der(7)t(7;9)(q2200;p24),der(8)dirins(8;7)(q2204;q2200q3204),der(9)t(9;7)(p24;q3204)患者核型的鑒定示復雜易位的發(fā)生機理圖

采用G帶和FISH技術對一個染色體復雜易位患者的核型鑒定（2）

（由于易位僅涉及到三對同源染色體中的一條，所以這種突變只可能發(fā)生在配子中，即在精子和卵子形成后發(fā)生的一次擊中事件。）一次擊中探針的發(fā)展（1）隨著人類基因組測序完成，大量克隆被定位并測序能被作為探針使用（arrayCGHSNPCGHBAC）（2）PCR技術的進步，可擴增大片段DNA區(qū)域（3）可溶性熒光染料的組合標記和比例標記（m-FISH,SKY-光譜核型分析）

分析儀器的發(fā)展除靶和探針改進以外，用于FISH圖像分析的硬件和軟件也有重大改進，CCD照像機和顯微鏡熒光濾片，使分析敏感性和分辨率更特異，清晰，高級軟件使圖像的收集、處理更便利。

圖示FISH探針整條染色體繪畫探針；b.染色體顯微切割制備的區(qū)段探針;c.著絲粒重復探針；d.亞端粒探針；e.特殊探針搭配；示雙色FISH用于染色體異?；颊叩闹踩肭斑z傳診斷（PGD）2005年ISCN介紹了用于記錄比較基因組雜交芯片（Arraycomparativegenomichybridization,aCGH)結果的基本命名法。從1975年至今，隨著染色體分析技術的進步，已發(fā)現(xiàn)染色體微重復、微缺失綜合征近60種。

圖示FISH雜交靶f.CGH；g.DNA纖維被用做探針雜交靶（FiberFISH);h.微陣列被用作雜交靶（arrayCGH)超聲引導下的羊膜腔穿刺

1966年SteeleMW等用羊膜腔穿刺術獲得胎兒脫落細胞，離體培養(yǎng)獲得成功，并對培養(yǎng)的細胞進行了染色體分析，從而使染色體病的產(chǎn)前診斷成為現(xiàn)實。經(jīng)宮頸絨毛活檢（CVS）

1975年我國鞍鋼醫(yī)院婦產(chǎn)科首先報道了經(jīng)宮頸盲吸法進行絨毛活檢成功，并進行了胎兒性別預測。1979年夏家輝和1983年Simoni應用絨毛組織成功地進行了胎兒核型分析。雙針套管技術經(jīng)腹絨毛活檢示意圖1983年Daffos首先報道超聲引導下經(jīng)皮臍血管穿刺取血進行胎兒染色體分析。1、染色體病研究簡史2、染色體檢查的臨床指征3、染色體畸變4、常染色體病5、性染色體及其異常除了疑似染色體病綜合征的病人應常規(guī)進行染色體檢查外，其它需行染色體分析的臨床指征如下：

1.不明原因的生長、發(fā)育遲緩，異常面容，多發(fā)畸形，身材矮小，兩性畸形和智力發(fā)育遲緩的病人。2.不明原因死產(chǎn)和新生兒死亡。10%是由于染色體異常導致。3.具有原發(fā)性閉經(jīng)或不明原因的繼發(fā)性閉經(jīng)的女性。4.原發(fā)性不育或習慣性流產(chǎn)的夫婦。約3%～6%的原發(fā)性不育或習慣性流產(chǎn)的夫婦，其中一方存在染色體異常。5.一級親屬中攜帶已知的或者可疑的染色體異常。6.腫瘤。幾乎所有的腫瘤都與一條或多條染色體異常相關，腫瘤組織的染色體檢查有助于臨床診斷和預后評估。7.高齡妊娠。孕婦年齡大于30～35歲時，其胎兒染色體異常的風險明顯增加，因此應對高齡孕婦的胎兒常規(guī)進行染色體分析。1、染色體病研究簡史2、染色體檢查的臨床指征3、染色體畸變4、常染色體病5、性染色體及其異常

染色體畸變的定義和分類

定義：數(shù)量或結構上的改變分類：數(shù)目畸變,結構畸變3.1染色體數(shù)目畸變定義:染色體數(shù)目多于或少于46條種類:整倍體、非整倍體、嵌合體

定義：體細胞內(nèi)染色體數(shù)目呈倍數(shù)增加或減少的個體。如三倍體指69條染色體。整倍體發(fā)生的機制：A雙雄受精B雙雌受精（第二極體未被排出）整倍體非整倍體定義：體細胞染色體數(shù)目增加或減少一條或數(shù)條的個體類型：a.單體型：2n-1；X，21，22號丟失常見。b.三體型：2n+1；常染色體13、18、21三體常見，性染色體三體型有XXX、XXY、XYY。c.多體型：僅見于性染色體；如48，XXXX49，XXXYY。非整倍體發(fā)生的機制

染色體不分離

分裂后期遲滯（減數(shù)or有絲分裂）定義：由兩種或多種不同核型的細胞系所組成的個體例：47，XX，+21/46，XX45，X/47，XXX/46，XX產(chǎn)生機理：（1）受精卵卵裂染色體不分離（2）受精卵卵裂染色體丟失

嵌合體

第二次卵裂中X染色體不分離47,XXX45,X45,X/47,XXX/46,XX合子（46,XX）（圖示兩條X染色體）第一次有絲分裂第二次有絲分裂后期染色體不分離46,XX46,XX第二次卵裂中X染色體丟失46,XX45,X46,XX合子（46,

XX）（圖示兩條X染色體）第一次有絲分裂46,XX45,X/46,XXX染色體丟失3.2染色體結構畸變1、不平衡重排（unbalancedrearrangements）缺失、重復、標記染色體和環(huán)狀染色體、等臂染色體、雙著絲粒染色體等2、平衡重排（balancedrearrangements）倒位、易位、插入、缺失（del):染色體臂的丟失

q21１號

末端缺失：46,XX，del(1)(q21)中間缺失：1號q21q2346,XX,del(1)(q21q23)重復（dup)同一染色體某一區(qū)段含兩份或兩份以上（發(fā)生在兩條同源染色體或兩條姐妹染色單體上)2號2號重復等臂染色體(i)：X46,X,i(X)(q10)pqppqq環(huán)狀染色體(r):p21q312號46,XY,r(2)(p21q21)染色體長短臂發(fā)生斷裂后，有著絲粒的斷端相接成環(huán)一條染色體的兩臂的形態(tài)和遺傳相同，并借一或兩個著絲粒相連雙著絲粒染色體（dic）具兩個著絲粒的染色體插入（ins）正位插入倒位插入一條染色體的某一中間片段插入到另一條染色體中２號p21q3146,XY，inv(2)(p21q31)倒位（inv）（）某一染色體中間片段發(fā)生兩個斷裂，斷片倒轉(zhuǎn)180°后重接。如果著絲粒位于斷裂片段內(nèi)，則為臂間倒位，斷裂片段沒有包含著絲粒則為臂內(nèi)倒位。易位（t）A單方易位（轉(zhuǎn)位）分為平衡易位,非平衡易位某號染色體的斷片接到另一號染色體上。B相互易位（平衡易位）:2號

q215號q3146，XY,t(2;5)(q21;q31)兩條染色體斷裂后相互交換無著絲粒斷片后重接2號5號C羅伯遜易位(羅氏易位、著絲粒融合)14號21號21q14q45,XX,der(14;21)(q10;q10)兩條近端著絲粒染色體在著絲粒區(qū)斷裂后，兩長臂彼此連接成一條染色體21q14q3.3染色體畸變的發(fā)生原因

(1).電離輻射(2).化學因素(3).生物因素(4).遺傳因素(5).母親年齡染色體突變-發(fā)生機制lowcopyrepeats，LCR

低拷貝重復序列分散地位于染色體內(nèi)，其序列總長占人類基因組的近5%單個LCR的大小介于10-240kb之間不同位點的LCR95%以上的序列具有相似性減數(shù)分裂期間可以導致相鄰DNA片段發(fā)生非等位同源重組

nonallelichomologousrecombination(NAHR)LCRNAHRdeletionsduplicationsinversionsClinicalsyndromeAnnu.Rev.GenomicsHum.Genet.2006.7:407–42染色體突變-發(fā)生機制染色體間染色體內(nèi)重復或缺失倒位1、染色體病研究簡史2、染色體檢查的臨床指征3、染色體畸變4、常染色體病5、性染色體及其異常

常染色體?。╝utosomaldisease）是由于1～22號染色體先天性數(shù)目異?；蚪Y構畸變所引起的疾病。按照染色體畸變的特點可分為單體綜合征、三體綜合征、部分單體綜合征和部分三體綜合征四大類。大多數(shù)罕見的常染色體病僅見于自然流產(chǎn)的胚胎中。其共同的臨床表現(xiàn)為生長發(fā)育遲緩、智力障礙和多發(fā)畸形，但由于額外的染色體所包含的基因不同，所以他們又有各自獨特的表型。單體綜合征：某號染色體僅含1條（21、22號單體）三體綜合征：某號染色體有3條（9號、13號、14號、18號、19號、21號、22號三體）部分單體綜合征：某一條染色體某一區(qū)帶有缺失（涉及到每條染色體）部分三體綜合征：某一條染色體的某一區(qū)帶有3份（涉及到每條染色體）染色體綜合征：至少應有3個來自不同家系的患者，具有相同的染色體異常及相似的臨床表現(xiàn)才能構成一個綜合征。（1）、三體綜合征

21三體綜合征Down’ssyndrome

先天愚型18三體綜合征13三體綜合征21三體綜合征Down’s

syndrome舉例1是最常見的、最早能診斷的染色體疾病，也是導致先天性中度智力障礙最常見的遺傳學原因。新生兒發(fā)病率為1/800，在母親年齡超過35歲的活產(chǎn)兒或胎兒中，其發(fā)病率會明顯升高。母親年齡（歲）發(fā)生率活產(chǎn)兒羊膜穿刺(孕16周)絨毛取樣(孕9-11周)15-191/125020-241/140025-291/1100301/900311/900321/750331/6251/4201/370341/5001/3331/250351/3851/2501/250361/3001/2001/175371/2251/1501/175381/1751/1151/115391/1401/901/90401/1001/701/80411/801/501/50421/651/401/30431/501/301/25441/401/251/25大于或等于451/251/201/1521號染色體三體型患兒出生率與母齡的關系臨床表現(xiàn)特殊面容：包括扁平枕部、短頭畸形、面部扁平、鼻梁低平、眼距寬、外眥上斜、內(nèi)眥贅皮、低耳位、耳輪有角而重疊以及張口吐舌等智力障礙：患者智商（IQ）通常為30～60。生長發(fā)育遲緩和肌張力減退：出生體重偏低，肌張力低下，身材矮小，短頸，頸背皮膚松垂，手短而寬、通貫掌、小指彎曲以及有特征性的皮膚紋理（十指尺箕，掌遠軸三射線等）。至少1/3的患者伴發(fā)先天性心臟病。十二指腸閉鎖和氣管食管瘺等伴發(fā)癥也較其它疾病常見?；及籽〉娘L險為正常人群的15倍。⑴標準型95%的DS患者核型為減數(shù)分裂過程中21號染色體不分離所致的三體型其中約90%是由母源21號染色體減數(shù)分裂不分離所致，通常發(fā)生在減數(shù)分裂I期。約10%是由父源21號染色體減數(shù)分裂不分離所致，通常發(fā)生在減數(shù)分裂II期。21號三體患者產(chǎn)生的機理2121212147,XX,+2145,XX,-21同源染色體配對染色體復制姊妹染色體不分離46,XX45,XX,-21和47,XX,+21同源染色體不分離與正常配子結合⑵羅伯遜易位型約4%的DS患者具有46條染色體，但其中一條D、G組染色體（通常為14號或22號染色體）短臂上連接著21號染色體，這條羅伯遜易位染色體75%為新發(fā)，25%為父母遺傳。大量人群調(diào)查顯示，母親為攜帶者時，其后代僅10%～15%患病，父親為攜帶者時，其后代患病的風險更低。對于21q21q易位染色體，多是由于21號染色體長臂復制而形成的等臂染色體，攜帶有這種染色體的個體，理論上生育的后代均為DS患者。⑶嵌合體型少數(shù)DS為嵌合體，即體內(nèi)既有正常核型的細胞，也有21三體核型的細胞。嵌合體型DS患者的表型比典型DS患者要輕，但患者表型差異較大，其可能是在早期胚胎發(fā)育中三體型細胞所占的比例不同所致。⑷部分21三體型部分21三體型是指21號染色體長臂某一區(qū)帶有三個拷貝。由部分21三體引起的DS較為罕見，無明顯染色體異常但有DS表型的患者則更為少見。通過對部分21三體患者的研究，可以推測21號染色體各區(qū)帶與DS表型的關系。21號染色體僅包含243個基因，但DS患者基因型與表型的關系目前尚不十分清楚。18三體綜合征18三體綜合征（18-trisomysyndrome，Edwardssyndrome）是次于先天愚型的第二種常見染色體三體征。1960年Edwards等首先報道，新生兒發(fā)生率約為1/7500，其中80%為女性患兒。95%的18三體胚胎會自發(fā)性流產(chǎn)，能出生的患兒大多也于生后不久死亡，平均生存期70天，90%于一歲內(nèi)死亡。18三體綜合征是由于生殖細胞減速分裂過程或合子早期卵裂過程中的染色體不分離所致，97%的