染色体分析系统介绍

一、分析系统的组成
1．自动染色体核形分析系统:karyotyping
2．荧光原位杂交图像分析系统:FISH  
3．多色荧光原位杂交系统:mFISH/mBAND
4．比较基因组杂交定量分析:CGH
5．彗星分析:Comet imager
6．自动扫描系统:Metafer

二、各系统的原理
一）染色体核型分析
1．原理
染色体组型又称核型，是指将动物、植物、真菌等的某一个体或某一分类群（亚种、种、属等）的体细胞内的整套染色体，按它们相对恒定的特征排列起来的图像。
核型模式图是指将一个染色体组的全部染色体逐个按其特征绘制下来，再按长短、形态等特征排列起来的图像。
是遗传学科学研究和辅助临床诊断的重要手段之一,是分析染色体异位和缺失,诊断各种遗传疾病的关键指标。
2．应用意义
染色体组型分析——染色体水平上的表型
可确定物种的特征，确定种属亲缘关系
分析生物物种的变异和进化过程
识别单条染色体、基因定位
临床应用（染色体疾病、产前诊断）

二）荧光原位杂交分析系统
1．FISH的基本原理
基本原理是用已知的标记单链核酸为探针，按照碱基互补的原则，与待检材料中未知的单链核酸进行异性结合，形成可被检测的杂交双链核酸。由于DNA分子在染色体上是沿着染色体纵轴呈线性排列，因而可以探针直接与染色体进行杂交从而将特定的基因在染色体上定位。
2．特点
●操作简便，探针标记后稳定，一次标记后可使用二年。
●方法敏感，能迅速得到结果。
●在同一标本上，可同时几种不同探针。
●不仅可用于分裂细胞染色体数量或结构变化的研究，而且还可用于静止期细胞的染色体数量及基因改变的研究
3．应用
可用于标记染色体的识别、特异融合基因的检测、新基因定位，用全染色体涂抹探针识别复杂的染色体结构异常

三）多色荧光原位杂交
1．原理
M-FISH相当于在 一次杂交中给每一条染色体都涂上了不同的颜色, 因而很容易就可看到多条染色体间的复杂易位情况和确定标志染 色体的来源.
2．应用
M-FISH是1996年才建立的一种新技术。使用5种荧光染料按比例标记探针，杂交后形成24条染色体上24种特异的荧光色彩以供核型分析。它为人们提供了既丰富又完善的细胞遗传学信息，包括确定标记染色体的来源、检测微小的染色体易位和检测复杂的染色体易位。

四）比较基因组杂交定量分析
1．原理
CGH不需要制备患者的染色体标本,只需采用肿瘤患者的基因组DNA和正常人的基因组DNA作为探针，与正常人的中期染色体分裂相进行杂交。比较两种探针所标的荧光信号的强度比率来判断肿瘤患者的DNA是否存在缺失、增加或复制。
2．特点
●CGH最适合于检测实体瘤, 淋巴瘤等不易得到高质量染色体标本的疾病.
●CGH可在一次杂交中检测整个基因遗传物质的增加或减少,但精度有限, 对微小的扩增或缺失检测不出,仅适用于对整个基因组进行筛查.CGH也无法发现平衡染色体易位.

五）彗星分析系统
1．简介
是一种计算细胞内由于放射致癌物质或环境毒素所造成DNA损伤的系统。处理过的细胞在电泳时，小的DNA碎片比大的移动较快，所以染了荧光探针的变异细胞核会形成彗星状，正常的核仍保持圆形。彗星分析具备了简易及高灵敏度等优点，日渐成为一个监察引致突变物质的强有力手段。
2．应用
(1)检测瘤体内的乏氧细胞
实体瘤内的乏氧细胞对电离辐射和化疗药物的杀伤作用，相对表现抗拒。用“彗星”法检测乏氧细胞，主要基于电离辐射所造成的有氧细胞的DNA链断裂比乏氧细胞大3倍这样一个事实。
(2)测定DNA损伤程度和细胞杀灭效应之间的关系
最近，用“彗星”法分析人体肿瘤多细胞球体和实验动物肿瘤的结果显示，初始DNA损伤的量化测定可能成为评价细胞杀灭效应的指标。结果亦显示肿瘤细胞具有修复DNA损伤的能力，而细胞修复损伤的能力被认为是判断同样打击条件下，不同细胞存活程度的另一重要依据。
(3)凋亡细胞的检测
“彗星”分析法能检测细胞凋亡的主要原理，是依据细胞水解电泳后DNA的图像特点，即凋亡细胞产生的大量DNA片段几乎都可以泳动。用一种改良方法，即DNA交联试剂滴定法还可提供DNA片段大小的信息，因此可区别凋亡和坏死两种不同形式的细胞死亡。
(4)测定肿瘤生长分数
实体瘤中90％的细胞是处于静止态的，因此对抗代谢和抗有丝分裂药物表现耐受。拓扑酶Ⅱ抑制剂依托泊苷可造成增殖细胞的DNA断裂，而对非增殖细胞不发生作用。因此对经过依托泊苷体外处理的肿瘤细胞进行“彗星”分析，可检测实体瘤中非周期细胞的比例、生长分数，与其它方法测定的结果非常吻合。
(5)在肿瘤生物学中的其它应用和展望
“彗星”分析可与其它单细胞检测技术结合应用，包括作用于DNA药物的抗体或磁性免疫珠，将来通过免疫学分析与DNA损伤分析相结合的方法，可能获得关于药物耐受的进一步信息。例如“彗星”分析可以告诉我们一个细胞的DNA未损伤，而上述方法则可以告诉我们是由于药物未达到细胞还是细胞对药物无反应。“彗星”分析亦可与DNA杂交技术相结合，从而有可能深入分析某些DNA序列是否受损或修复。

六）自动扫描系统
1．简介
结合使用电动显微镜和扫描台，自动扫描荧光玻片，自动寻找中期或其他微小的荧光标记。找到的位置可自动或手动用高倍排列在屏幕上以供确认和自动核型分析。每一个扫描视野也可以自动复位以便进一步的观察和分析
2．应用
●统计大量间期细胞核的FISH信号
●在明场或荧光图象中自动查找分裂中期染色体
●自动检测荧光标记的特殊细胞
3．特点
大大提高常规检测和研究的效率，同时扫描可以在无人看管的情况下在夜间运行，节约了宝贵的日间工作时间