染色体拷贝数变异的那些事儿

2931520068 · 发表于 2021-12-13 17:44:01

　　染色体拷贝数变异（CNV）是人类遗传变异的一种重要形式，其覆盖染色体范围广，突变频率高，可引起人群中巨大遗传差异，进而表现不同的性状。然而，因研究手段限制，对CNV的认识尚有很大不足，拷贝数变异随着基因芯片和高通量测序技术的发展，研究人员获得了更加完善的全基因组CNV图谱，必将有力推动对CNV的深入认识及与人类疾病发生机制之间关系的探索。

　　CNV的概念

　　CNV是指相对于二倍体基因组来说，发生的较大规模(>1kb)的基因组结构变异，包括重复、丢失、倒位及易位，而常提及的狭义的拷贝数变异指的是基因拷贝数目的改变。除此以外，基因组上也会发生涉及大片段DNA的变异、但不会改变DNA片段拷贝数的变异，例如倒位(Inversion)和平衡易位(Balanced trans-location)等。此类不改变DNA片段拷贝数的变异和CNV一起被统称为基因组结构变异(Structural variation,SV)。

　　CNV的发现与研究

　　2004年Science和Nature Genetics杂志上几乎同时发表了在人类基因组上发现的“大尺度拷贝数多态”的研究成果。而2006年Nature等期刊4篇头条学术文章聚焦第一张人类基因组拷贝数变异图谱，直观地揭示了CNV在人群疾病研究中的重要意义，发现CNV广泛存在于人类基因组中，其涉及范围之广超出预期，自此拉开了CNV研究的新时代。

　　近年来，随着测序技术的快速发展，被鉴定发现的CNV数量越来越多，已有超过数万个CNV位点被记录在DGV数据库(Database of Genomic Variants)中，这些CNV（主要为微缺失和微重复）所覆盖的染色体范围约占人类全基因组的20%以上。2012年Methods Mol Biol发表综述性文章系统而全面地揭示了已报道的染色体微缺失和微重复类型示意图（每种类型至少被报道过2次）。

　　CNV的致病机制及检测

　　CNV的形成机制有多种，可分为DNA重组和DNA错误复制两大类。CNV可引起单基因病与罕见疾病,同时与复杂疾病也相关。其致病的可能机制有基因剂量效应、基因断裂、基因融合和位置效应等。随着对CNV的深入研究,人们对人类基因组的构成、个体间的遗传差异以及遗传致病因素也有了新的认识。一般情况下，扩增较缺失更为多见、覆盖的范围也相对更大，这主要是因为染色体大片段缺失往往会造成比扩增更为严重的表型，使得后代更难在进化中生存下来。

　　致病的CNV与许多常见的和罕见的疾病有关联，包括自闭症、精神分裂症、智力障碍、多种先天性畸形和特定形式的听力损失等。目前，检测CNV技术包括荧光原位杂交（FISH）、荧光定量聚合酶链式反应（qPCR）、多重连接探针扩增技术（MLPA）、单核苷酸多态性基因芯片（SNP array）及发展迅猛的高通量测序技术（NGS）等。借助于新一代测序技术和相应的实验策略可以对CNV进行发掘和精确定位。

　　CNV遗传咨询面临的挑战

　　一些发病率较高、临床表型易辨识的综合征已能被临床及遗传学医师鉴别。但是人类基因组中存在着大量的基因组结构变异，而其致病性尚未完全明确，仍需大量的研究来发现致病性变异；国内开展相关综合征的检测研究的单位少，国家遗传学网络诊断体系的不健全，使得患者得不到合适的遗传学检测。

　　将基因组疾病的检测应用到临床仍然面临着巨大的挑战。对CNV这类遗传变异的系统性研究，或将可以促进对相关人类疾病的发病机制的认识，指导疾病的分子诊断和新的治疗手段的开发。

染色体拷贝数变异的那些事儿

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