染色体核型分析

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染色体核型分析(Karyotype Analysis / Karyotyping)是细胞遗传学(Cytogenetics)最经典、最基础的技术。它是指将待测细胞(如淋巴细胞、羊水细胞、骨髓细胞)培养至分裂中期(Metaphase),经秋水仙素阻滞、低渗膨胀、固定、制片及G显带(G-banding)染色后,在显微镜下对染色体的数目、形态和结构进行观察与配对排列。
该技术是诊断染色体病(如唐氏综合征)和血液肿瘤(如白血病分型)的金标准。
根据 ISCN(人类细胞遗传学国际命名体制),正常男性核型描述为 46,XY,正常女性为 46,XX

Karyotyping
G-banding Analysis (点击展开)
基因组的“宏观地图”
技术参数
核心方法 G显带 (Giemsa)
分辨率 5 ~ 10 Mb (宏观)
检测周期 外周血 3-7天 / 骨髓 24h
常用样本 肝素抗凝血, 骨髓, 羊水
检出范围
数目异常 非整倍体 (如三体)
结构异常 易位, 倒位, 缺失 (>10Mb)
局限性 无法检出微缺失/点突变
命名标准 ISCN 2020

"宏观"视角:核型分析能看到什么?

核型分析就像是给基因组拍一张“全家福”。它看不清每个人的脸(基因序列),但能看清人数对不对(数目异常),以及是否有人站错了位置(易位)。

异常类别 典型疾病 核型描述 (ISCN)
数目异常
(非整倍体)
唐氏综合征
(21-三体)
47,XY,+21
多了一条 21 号染色体。
平衡易位
(Reciprocal)
反复流产
(携带者表现正常)
46,XY,t(1;4)(q25;q21)
1号和4号染色体发生了片段交换,总量不变。
特异性重排
(肿瘤)
慢性髓系白血病
(Ph+ CML)
46,XY,t(9;22)(q34;q11)
经典的费城染色体形成。
大片段缺失
(Deletion)
猫叫综合征
(Cri du chat)
46,XY,del(5)(p15)
5号染色体短臂缺失。

技术比较:核型 vs. FISH vs. CMA

随着技术发展,传统的核型分析正在与现代分子细胞遗传学技术互补。

  • 核型分析 (Karyotype):
    • 优势:全基因组扫描,能发现“平衡易位”(CMA看不到),成本低。
    • 劣势:分辨率低 (5-10 Mb),需要细胞培养(耗时长,容易失败)。
  • FISH (荧光原位杂交):
    • 优势:无需培养(可用于间期细胞),快速 (24h),灵敏度高。
    • 劣势:靶向检测,只能看探针覆盖的特定区域,不能盲筛。
  • CMA (染色体微阵列/基因芯片):
    • 优势:分辨率极高 (kb 级别),能发现微缺失/微重复 (CNV)。
    • 劣势:无法检测平衡易位(因DNA总量未变),价格昂贵。
       关键相关概念 [Key Concepts]
       

1. G-Banding (G显带): 使用胰蛋白酶处理染色体,再用 Giemsa 染液染色。深带(Dark band)代表 AT丰富区(基因贫乏,复制晚),浅带(Light band)代表 GC丰富区(基因丰富,复制早)。这是识别每条染色体的指纹。

2. Metaphase Arrest (中期阻滞): 染色体只有在细胞分裂中期(Metaphase)才高度螺旋化、形态最清晰。因此,必须使用秋水仙素(Colchicine)破坏纺锤体,将细胞“定格”在分裂中期。

3. Balanced Translocation (平衡易位): 临床遗传咨询的难点。携带者通常表型正常(因遗传物质总量未变),但生殖细胞减数分裂时会产生遗传物质不平衡的配子,导致反复流产或生育畸形儿。核型分析是检出该异常的唯一金标准。

       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Tjio JH, Levan A. (1956). The chromosome number of man. Hereditas.
[点评]:历史性时刻。首次正确确定了人类染色体数目为 46 条(此前误认为是 48 条),标志着现代临床细胞遗传学的诞生。

[2] McGowan-Jordan J, et al. (2020). ISCN 2020: An International System for Human Cytogenomic Nomenclature. Karger.
[点评]:行业“圣经”。规定了全球通用的染色体核型书写规则,是每位细胞遗传学医师必须遵循的标准。

[3] Shaffer LG, et al. (2013). ACMG technical standard and guideline for constitutional cytogenomic microarray analysis... Genet Med.
[点评]:ACMG 指南。建议将 CMA 替代核型分析作为发育迟缓、智力障碍和多发畸形的一线检测手段,但也强调了核型在检测平衡易位中不可替代的作用。

           遗传检测 · 知识图谱
上级分类 医学遗传学 • 细胞遗传学
互补技术 FISH (特定位点) • CMA (高分辨CNV)
主要应用 产前诊断血液肿瘤分型 • 不孕不育