染色体异常概述

作者:Nina N. Powell-Hamilton, MD, Sidney Kimmel Medical College at Thomas Jefferson University
Reviewed ByAlicia R. Pekarsky, MD, State University of New York Upstate Medical University, Upstate Golisano Children's Hospital
已审核/已修订 修改的 9月 2025
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看法 进行患者培训

染色体异常是涉及染色体数量或结构的遗传改变。这些异常导致各种疾病。其中常染色体异常(22对在男性和女性中相似的染色体)多于性染色体异常(X和Y染色体)(1)。

数目异常可能涉及部分或整个染色体。

数目异常包括:

  • 三倍体(额外的染色体)

  • 单倍体(缺失的染色体)

结构性异常包括:

  • 染色体的易位(整条染色体或染色的节段不合适地与其他染色体连接在一起的异常)

  • 染色体各部分的缺失和重复

术语

遗传学领域的一些具体的术语对于描述染色体异常是非常重要的:

  • 非整倍体:最常见的染色体异常,由额外的或缺失的染色体引起。

  • 核型:个体细胞中全套染色体的组成结构

  • 基因型:由核型决定的遗传组成结构

  • 表型:指个体的临床表现,包括外部特征、生化特征、生理状态及体质特征,这些均由基因型和环境共同决定(参见医学遗传学总论)。

  • 镶嵌:从单一受精卵发育而来的个体中存在≥2个基因型不同的细胞系。

参考文献

  1. 1.Suciu N, Plaiasu V.A time stamp comparative analysis of frequent chromosomal abnormalities in Romanian patients. J Matern Fetal Neonatal Med.2014;27(1):1-6.doi:10.3109/14767058.2013.794215

染色体异常的诊断

  • 染色体分析(核型分析)

  • 条带

  • 荧光原位杂交(FISH)

  • 染色体微阵列分析(微阵列比较基因组杂交)

(参见下一代测序。)

与微缺失、微重复和单基因缺陷(如碱基对插入、缺失、倒位或替换)相比,更大的染色体异常在显微镜水平上(如核型上)是可见的,这需要更专门的检测。有丝分裂是许多染色体研究分析的焦点,因为它产生具有明显二倍体染色体的体细胞,其中异常很容易观察到。有丝分裂的各个阶段按时间顺序排列为:前期、前中期、中期(染色体最凝聚时)、后期和末期。

染色体分析通常使用淋巴细胞进行,但在产前诊断时除外,此时会采用羊水细胞或胎盘绒毛膜细胞(参见羊膜穿刺术绒毛膜绒毛取样)。核型分析包括在中期阻断细胞的有丝分裂,并给致密染色体染色。单细胞的染色体通过数字成像采集系统拍摄后,将其图像进行排列,即形成核型。

此外采用多种技术手段以提升染色体显带分辨率:

  • 经典带型染色法(如 G 带〔姬姆萨染色〕、Q 带〔荧光染色〕及 C 带)通过染料对染色体的特定区域进行显带。

  • 高分辨率染色体分析使用特殊的培养方法,以获得高比例的前期和前中期染色体涂片。由于前期和前中期占比更高,这些阶段的染色体比常规中期分析中的染色体浓缩程度更低,且可识别的条带数量更多,从而实现更灵敏的核型分析。

  • 光谱核型分析(亦称染色体着色)利用多色染色体特异性荧光原位杂交(FISH)技术,可增强某些染色体缺陷(包括易位与倒位)的可见性。

  • 染色体微阵列分析(CMA),也称为微阵列比较基因组杂交(aCGH),是一种单步技术,可以扫描整个基因组的染色体剂量异常,包括增加(复制)或减少(缺失),这些结果也可能提示存在不平衡易位。单核苷酸多态性(SNP)芯片分析是一种 CMA 方法,具有额外检测纯合区段的能力,该情况可见于父母具有共同祖源(近亲婚配)时,也可见于存在单亲二倍体时(即一条染色体或染色体的一部分的两份拷贝均来自同一亲本,而非分别来自父亲和母亲)。需要特别注意的是:染色体微阵列分析(CMA)无法检测与缺失和重复无关联的平衡重排(例如,易位,倒位)。

筛查

无创产前筛查(NIPS)方法用于 产前基因筛查测试1)。这些方法涉及从母体血液样本中获取无细胞胎儿 DNA 序列,主要针对 21 三体性(唐氏综合症), 13三体, 18三体和性染色体非整倍体。NIPS 亦可作为常见微缺失综合征的筛查手段(如 22q11 缺失)。NIPS对不同染色体异常的敏感性和特异性各不相同。建议使用NIPS检测到的任何异常都应通过诊断测试进行确认。

筛查参考文献

  1. 1.American College of Obstetricians and Gynecologists’ Committee on Practice Bulletins—Obstetrics; Committee on Genetics; Society for Maternal-Fetal Medicine.Screening for fetal chromosomal abnormalities: ACOG Practice Bulletin, Number 226. Obstet Gynecol.2020;136(4):e48-e69.doi:10.1097/AOG.0000000000004084

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