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人类染色体一共有23对,其中包括22对常染色体和一对性染色体,XX 是女性, XY是男

人类染色体一共有23对,其中包括22对常染色体和一对性染色体, XX 是女性, XY是男性

染色体就是人类的遗传密码,存在于细胞核内(细胞是人体组织的最小单位),以细丝状成对的存在。染色体控制人体细胞的功能,人体细胞再共同控制身体各器官的功能。每个人的遗传信息由基因表达,基因位于染色体上呈线性排列,控制细胞的形成和功能,基因的不同把人与人的个体差异展示出来。

人类染色体一共有23对,其中包括22对常染色体和一对性染色体,XX 是女性, XY是男人类的卵子和精子各自携带了23条染色体,在精子和卵子受精结合形成新的受精卵后,通过核的融合,形成了一套属于自己的染色体,一共是46条,23对。染色体决定了个体特征,同一对父母生出的孩子外貌相似却不完全相同。

胚胎移植前基因检查有很多种方法:

第一种方法,荧光原位杂交FISH technique (Preimplantation genetic screening) 是提取出胚胎的一个细胞,对细胞核进行检查,计算染色体数目异常(Numerical disorder) 。主要检查初生婴儿常见的染色体疾病,如:第13对染色体多出一条 (Trisomy 13, Patau syndrome巴陶氏症候群)、第18对染色体多出一条(Trisomy 18, Edward syndrome爱华氏综合症), 第21对染色体多出一条(Trisomy 21,Down syndrome唐氏综合征)。除此之外还可以检查性染色体异常,如正常女性的性染色体应该是XX,但是有可能出现性染色体为XO,性染色体遗失了一条,只剩下一条X染色体;或XXY的异常性染色体,小的时候是正常的男性,但是长大后不会生育,因为先天性无精。年龄在35岁以上的妇女产生的卵子异常率增加,导致染色体数量异常。

第13对染色体多出一条,导致面部发育异常,体内器官异常,智力低下
第13对染色体多出一条,导致面部发育异常,体内器官异常,智力低下

第13对染色体三体性(Trisomy 13)
第13对染色体三体性(Trisomy 13)

第18对染色体多出一条,导致婴儿先天性面部异常,下巴狭小,内部器官发育异常,智力低下
第18对染色体多出一条,导致婴儿先天性面部异常, 下巴狭小,内部器官发育异常,智力低下

第18对染色体三体性(Trisomy 18)
第18对染色体三体性(Trisomy 18)

第21对染色体多出一条,引起比较常见的唐氏综合征,各个国家的此类儿童面部特征大致相同,内部器官发育有可能正常,但是智力低下
第21对染色体多出一条,引起比较常见的唐氏综合征, 各个国家的此类儿童面部特征大致相同, 内部器官发育有可能正常,但是智力低下

唐氏综合征的出生婴儿面貌和正常婴儿相差不大,只有智力区别
唐氏综合征的出生婴儿面貌和正常婴儿相差不大,只有智力区别

唐氏综合征患者得到好的照顾和训练,寿命和正常人差不多
唐氏综合征患者得到好的照顾和训练,寿命和正常人差不多

第21对染色体三体性(Trisomy 21)
第21对染色体三体性(Trisomy 21)

第二种方法, 胚胎植入前遗传筛查(Preimplantation genetic screening),用于诊断由基因异常而引起的先天性异常。使用这种方法对胚胎进行检查,是为了挑选出正常的胚胎移植回子宫,而不正常的胚胎被淘汰。可以检查到的疾病有很多,如:严重性的地中海贫血,父母双方为携带者,无症状,但是有可能生育患地贫疾病的孩子,因为地中海贫血属于基因遗传性疾病。

现在有一种比“荧光原位杂交”FISH更高效的胚胎异常诊断方法,叫做“微阵列比较基因组杂交”(array comparative genomic hybridization ,aCGH)简称“ array CGH ” 。关于两种方法的介绍和对比如下:


荧光原位杂交FISH technique

胚胎植入前遗传筛查,使用精子和卵子体外授精的方法得到胚胎,一般培养大概三天,胚胎发育为6-8个细胞,或者培育五天至囊胚,再从胚胎中提取出一个细胞进行检查。

取出来的细胞将被去除细胞质,剩下细胞核,使用 FISH技术染色,检查第 13, 18, 21对,以及X, Y性染色体的染色体数目是否有缺失或重复多余
取出来的细胞将被去除细胞质,剩下细胞核,使用 FISH技术染色,检查第 13, 18, 21对,以及X, Y性染色体的染色体数目是否有缺失或重复多余

从胚胎中提取出来的一个细胞核检查结果显示:第13, 18, 21对染色体数目都是两条,性染色体是XY为男性
从胚胎中提取出来的一个细胞核检查结果显示: 第13, 18, 21对染色体数目都是两条,性染色体是XY为男性


荧光原位杂交技术FISH的优缺点

年龄在35岁以上的女性,产生卵子染色体异常的机率增加,染色体异常的卵子与精子结合后形成的胚胎也存在染色体异常,这些异常胚胎移植到子宫后一般都不会着床,或者着床后在三个月内流产。所以在胚胎植入子宫之前,对初生婴儿常见的染色体疾病进行检查,能够降低患者在三个月内的流产率。根据研究数据,把进行染色体检查和未检查的患者成功怀孕率相比较,结果是“进行染色体检查”的患者成功率较低。原因可能来自于在检查的过程中需要对胚胎抽取细胞操作,从而影响到胚胎的质量,让某些质量好的胚胎也无法着床;另一个原因是检查方法本身存在的缺陷造成结果的误测,就是有可能把原本染色体正常的胚胎诊断为不正常,所以好的胚胎被淘汰掉,从而减少了成功怀孕的机会。为了让“荧光原位杂交技术”能够真正发挥其优势,应该做有针对性的检查,主要针对高风险性的患者,如女性年龄38岁以上,或者家族中有唐氏综合症的病史的。对于这些患者,在怀孕以后孕期达到16-18周后,还是需要抽羊水复查。因为胚胎染色体植入前检查只能检查其中的几对,但是通过羊水检查可以检查每一对染色体。 总的来说,胚胎植入前染色体筛查的优点是:降低染色体异常高风险人群的风险,如年龄超过38岁以上的妇女或家族有染色体遗传病史的,除此之外可以知道胚胎的性别。缺点是:检查结果可能出现误测,操作过程有可能会影响到怀孕率。


微阵列比较基因组杂交

这项技术被称为“微阵列比较基因组杂交”(array comparative genomic hybridisation,简称aCGH) 技术,可以解决原先核型染色体诊断方法中存在的问题。这种新的检查技术得到的结果更全面,能够检查每一对染色体,其中也包括性染色体,更准确地挑选到染色体数目正常(无缺失或额外重复)的胚胎。其过程是将胚胎的受试DNA培育成上千万的副本,对此副本检查,再与染色体正常的对照DNA样本作比较,看胚胎的哪一对染色体的数目有缺失或重复。相对于染色体检查的老方法,能够更精确更全面的检查胚胎染色体数目异常问题。荧光杂交技术的核型染色体诊断方法,是通过细胞核上的色点计算染色体数目,其有可能出错的原因如:把未洗尽的颜色读成是不正常的色点,误测为染色体数目额外重复;或者背景颜色过深而掩盖了染色体的颜色,而未能读出正确的结果。而“微阵列比较基因组杂交”技术是将患者受试DNA扩张到足够的数量,放入含有人类染色体Microchip芯片内。“受试DNA”和用于对照的“标准DNA”与Microchip芯片上的人类DNA竞相杂交,通过计算机软件来比较两种DNA与Microchip芯片上的DNA杂交结果,就可以看出胚胎的哪些染色体缺失或重复,如果受试胚胎染色体与标准DNA一致,说明胚胎的染色体数目正常。

步骤如下: 

微阵列比较基因组杂交

微阵列比较基因组杂交

Step 1,2 :将受试的胚胎DNA 和用于对照的标准DNA (control DNA)同时拿来做测试

Step 3 :采用荧光染色标记( Fluorescent) 受试胚胎DNA 和控制DNA (control DNA) ,将二者区分开来

Step 4 : 两种DNA 会竞相与microchip芯片上的DNA(微阵列microarray)杂交

Step 5, 6:将两种DNA与微阵列杂交后的结果用特殊的扫描仪扫描,计算杂交数目,使用计算机软件比较两种DNA的杂交结果,就可以知道胚胎的哪一对染色体杂交后比标准DNA的过量,表示染色体数量重复过多,反之显示染色体数量缺失不足。


上图为“微阵列比较基因组杂交”技术的胚胎染色体检查结果:第一对染色体至第二十二对常染色体,包括性染色体XY的数目都正常,无缺失或重复。如果某一对的曲线在绿色线之上表示染色体数目过多,低于红色线表示染色体数目缺失不足。
上图为“微阵列比较基因组杂交”技术的胚胎染色体检查结果:第一对染色体至第二十二对常染色体,包括性染色体XY的数目都正常,无缺失或重复。如果某一对的曲线在绿色线之上表示染色体数目过多,低于红色线表示染色体数目缺失不足。


上图为第一对染色体检查结果曲线图的放大,可以清楚地看到染色体的哪个位置重复或缺失。如果观察成对短小的染色体,可能看不到微小的重复或缺失。
上图为第一对染色体检查结果曲线图的放大,可以清楚地看到染色体的哪个位置重复或缺失。如果观察成对短小的染色体,可能看不到微小的重复或缺失。

录像中显示的曲线可以看到人类的所有染色体,经比较后没有任何一对染色体超过绿线(表示染色体重复)和红线(表示染色体缺失)。还可以通过单击右键选择放大曲线来细致观察每一对染色体的情况,这是普通染色体检查方法做不到的。

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