비교 게놈 혼성화

Comparative genomic hybridization

비교유전자혼합화(CGH)는 세포 배양 없이도 테스트 샘플의 DNA에서 기준 샘플과 비교하여 플로이드성 수준에 상대적인 CNV(복사 번호 변화)를 분석하기 위한 분자 세포유전법이다. 이 기법의 목적은 두 선원에서 발생하는 두 유전체 DNA 샘플을 신속하고 효율적으로 비교하는 데 있는데, 두 선원은 대부분 밀접하게 연관되어 있는데, 이는 염색체 전체나 아색체 부위(전체 염색체의 일부)의 손익에 대한 차이를 포함하고 있는 것으로 의심되기 때문이다. 이 기술은 원래 단단한 종양과 정상적인 tissue,[1]의 염색체의 보완 수단 사이의 차이의 평가가 가능하고 5–10 megabases이 제한된다 현장 교잡(아직도 여기에 있다)에giemsa banding 및 형광의 더 전통적인 세포 유전학의 유용성 분석 기술들에 비해 개선된 해상도 발전되었다. t그는 현미경의 해상도를 이용했다.[2][3]

이것은 상황 잡종화에서 경쟁적 형광의 사용을 통해 달성된다. 요컨대, 이것은 비교될 두 가지 소스로부터 DNA의 격리, 가장 일반적으로 시험과 기준 소스, 다른 색상의 불소포체(일반적으로 빨간색과 녹색)를 가진 각 DNA 샘플의 독립적 라벨링, 단일 좌초되도록 DNA 변성, 그리고 두 결과의 혼합을 포함한다.nt 표본을 1:1 비율로 염색체의 일반적인 은유효소 확산에 대해, 표본을 표기한 DNA 표본을 원산지에서 결합한다. 형광 현미경과 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여, 각 염색체의 길이를 따라 차등 색상의 형광 신호를 비교하여 두 선원의 염색체 차이를 식별한다. 염색체의 특정 영역에서 테스트 샘플 색상의 높은 강도는 해당 소스 샘플에서 해당 영역의 재료의 이득을 나타내는 반면, 기준 샘플 색상의 높은 강도는 해당 지역에서 테스트 샘플의 재료 손실을 나타낸다. 중립 색상(불화소 라벨이 빨간색과 녹색일 때 노란색)은 해당 위치의 두 표본 사이에 차이가 없음을 나타낸다.[2][3]

CGH는 불균형 염색체 이상을 감지할 수 있을 뿐이다. 상호번역, 반전, 링 염색체 등 균형이 잡힌 염색체 이상은 CGH 기술로 감지되는 복사 번호에 영향을 주지 않기 때문이다. 그러나 CGH는 단일 시험에서 46개의 염색체 모두의 탐사와 삭제와 중복의 발견을 허용하는데, 이는 다른 세포학 기법에 의해 후보 유전자의 식별을 더욱 심화시킬 수 있는 미세한 규모에서도 가능하다.[2]

CGH 기법과 연계한 DNA 마이크로레이의 사용을 통해 보다 구체적인 형태의 어레이 CCGH(aCGH)가 개발되어 해상도가 100킬로베이스에 달하는 CNV의 위치별 측정이 가능해졌다.[4][5] 이 개선된 기술은 알려진 조건과 알려지지 않은 조건의 병리학을 발견할 수 있게 한다.

역사

CGH의 발달에 바탕을 둔 동기는 당시 이용 가능한 형태의 세포유전학적 분석(giemsa banding과 Fish)이 그들이 제공한 결과의 해석에 필요한 현미경에 의해 잠재적 분해능이 제한되었다는 사실에서 비롯되었다. 더욱이, 지엠사 밴딩 해석은 모호할 가능성이 있고 따라서 신뢰성이 낮아졌으며, 두 기법 모두 조사될 수 있는 로키를 제한하는 높은 노동 투입을 필요로 한다.[4]

CGH 분석의 첫 번째 보고서는 1992년 샌프란시스코 캘리포니아 대학의 칼리오니에미와 동료들이 고형종양 분석에 CGH를 활용했다. 그들은 세포에 대한 완전한 복사 번호 카리아형을 확립하기 위해 유방암 세포선과 일차 방광종양 모두에 이 기술을 직접 적용함으로써 이것을 달성했다. 그들은 16개의 서로 다른 증폭 영역을 확인할 수 있었는데, 그 중 많은 부분이 참신한 발견이었다.[1]

1993년 직후, 듀 마누아 외 연구진은 사실상 동일한 방법론을 보고했다. 저자들은 이 기법을 시험하기 위해 두 개의 다른 불소포자를 가진 DNA 도서관에서 나온 일련의 인간 염색체를 그렸으며, 다운스 증후군이나 T세포 프롤림포시성 백혈병에 걸린 환자의 유전체 DNA뿐만 아니라 신장유두암 세포 라인의 세포에도 CGH를 적용했다. 얻어진 형광비율이 정확하고 서로 다른 세포유형과의 유전체 DNA 간의 차이를 검출할 수 있다는 결론을 내렸으며, 따라서 CGH는 매우 유용한 세포유전 분석 도구라는 결론을 내렸다.[6]

초기에는 프로토콜이 균일하지 않아 데이터 해석의 불확실성으로 인해 불일치가 발생했기 때문에 CGH 기술의 광범위한 사용이 어려웠다.[3] 그러나 1994년에는 쉽게 이해할 수 있는 프로토콜을 상세히[7] 기술한 리뷰가 발표되었고, 이미지 분석 소프트웨어를 상업적으로 이용할 수 있게 되어 전 세계적으로 CGH를 활용할 수 있게 되었다.[3] 미세분해와 퇴행성 올리고뉴클레오티드프리미드중합효소 연쇄반응(DOP-PCR) 등의 새로운 기법이 DNA 생성에 이용됨에 따라 보다 작은 염색체 이상에도 CGH의 개념을 적용할 수 있게 되어 CGH의 분해능이 향상되었다.[3]

전통적인 은유효소 염색체 준비 대신 DNA 마이크로레이를 사용하는 배열 CGH의 구현은 1997년 솔리나스톨로도 외 연구진에 의해[8] 종양 세포를 사용하고 1998년 핑켈 외 연구진에 의해 유방암 세포를 이용하여 개척되었다.[9] 이것은 인간 게놈프로젝트가 인간 게놈 전체에 알려진 위치를 가진 복제 DNA 조각들의 라이브러리를 만들었고, 이 조각들은 DNA 마이크로어레이에 대한 탐사로 사용되었다.[10] 이제 cDNA, 게놈 PCR 제품, 박테리아 인공 염색체(BAC)와 같은 다양한 기원에 대한 탐침을 최대 200만 개의 탐침을 포함할 수 있는 DNA 마이크로레이에 사용할 수 있다.[10] 어레이 CGH는 자동화되고, 프로브가 은유효소 준비물보다 훨씬 작고, 더 적은 양의 DNA가 필요하며, 필요한 경우 특정 염색체 부위를 대상으로 할 수 있으며, 따라서 분석 속도가 빨라 진단 용도에 훨씬 더 잘 적응할 수 있기 때문에 기존 CGH보다 해상도가 더 높다(100kb까지 낮음).[10][11]

그림 1. CGH 프로토콜 개략도

기본 방법

은유효소 슬라이드 준비

슬라이드의 DNA는 참조표본으로 남성 Y염색체보다 훨씬 많은 유전정보를 담고 있는 X염색체 2개를 보유하고 있어 여성 DNA를 사용하는 것이 유리하지만, 따라서 카리오타입적으로 정상적인 남성이나 여성에게서 얻어진다. 말초혈액 림프구를 자극한 피토헤마그글루틴이 사용된다. 배양배지 10ml에 헤파린화혈액 1mL를 첨가한 후 37℃에서 72시간 동안 5% CO의2 대기에서 배양한다. 콜치약이 첨가되어 세포들을 유사분열에서 잡아낸 다음, 세포들을 수확하여 염화저온칼륨으로 처리하고 3:1 메탄올/아세트산에 고정시킨다.[3]

그런 다음 약 30 cm 거리에서 셀 서스펜션의 한 방울을 에탄올 청소 슬라이드에 떨어뜨려야 하며, 최적의 경우 60~70%의 습도 수준에서 상온에서 수행해야 한다. 슬라이드는 위상 대비현미경을 이용한 시각화로 평가해야 하며, 최소 세포질(cyoplasm)을 관찰해야 하며 염색체가 중첩되지 않아야 하며, 분리된 크로마티드가 없는 400~550 밴드 길이여야 하며 마지막으로 반짝이기보다는 어둡게 보여야 한다. 그런 다음 슬라이드는 실온에서 밤새 건조시켜야 하며, 추가 보관 시에는 -20°C에서 4인 1조로 실리카 구슬 또는 질소가 존재하여 건조함을 유지해야 한다. 이종 교배는 가변적일 수 있으므로 서로 다른 기증자를 시험해야 한다. 상용화된 슬라이드를 사용할 수 있지만 항상 먼저 테스트해야 한다.[3]

테스트 조직 및 기준 조직에서 DNA 격리

표준 페놀 추출은 테스트나 참조(카리오형 정상 개인) 조직으로부터 DNA를 얻기 위해 사용되는데, 이는 수성 DNA와 동일한 양의 페놀을 가진 트리스-에틸렌디아미나메트라아세트산과 페놀의 결합을 포함한다. 이것은 동요와 원심분리에 의한 분리가 뒤따르며, 그 후 수용층을 제거하고 에테르를 사용하여 추가 처리하고 마지막으로 에탄올 침전물을 사용하여 DNA를 농축한다.[3]

친화도 열에 기초한 상업적으로 사용할 수 있는 DNA 격리 키트를 사용하여 완료할 수 있다.[3]

우선 DNA는 적절한 절차를 따른다면 포르말린 고정 왁스나 파라핀 왁스 내장 아카이브 재료를 사용할 수 있지만 신선하거나 냉동된 조직에서 추출해야 한다. 원하는 양이 충분하지 않더라도 CGH 실험에는 0.5-1μg의 DNA가 충분하다.BT 연결된 DOP-PCR은 DNA를 증폭시키기 위해 적용될 수 있지만, 이 경우 신뢰성 향상을 위해 테스트와 기준 DNA 샘플 모두에 DOP-PCR을 적용하는 것이 중요하다.[3]

DNA 라벨 표시

닉 번역은 DNA에 라벨을 붙이는 데 사용되며, DNA를 절단하고 플루오포레(직접 라벨링) 또는 바이오틴 또는 옥시게닌으로 라벨을 붙인 뉴클레오티드를 대체하여 나중에 플루오포레 결합 항체를 추가(간접 라벨링)하는 것을 포함한다. 최적의 혼합을 위해 500kb~1500kb의 범위 내에 있어야 하기 때문에 젤 전기영양에 의한 테스트와 기준 DNA의 조각 길이를 모두 확인하는 것이 중요하다.[3]

막는

라벨이 부착되지 않은 Life Technologies Corporation의 Cot-1 DNA(길이 50bp-100bp의 반복 시퀀스로 농축된 플라크탈 DNA)는 정상 반복 DNA 시퀀스를 차단하기 위해 추가되었으며, 특히 센트롬과 텔로미어에서 이러한 시퀀스가 검출될 경우 형광비율이 감소하고 손익이 검출되지 않을 수 있다.[3]

잡종화

라벨이 부착된 각 시험과 라벨이 부착된 기준 DNA의 8-12μl를 혼합하고 40μg Cot-1 DNA를 첨가한 다음, DNA 용해 온도를 낮추기 위해 포름아미드 50%, 식염수 구연산나트륨(SSC) 용액의 유효 프로브 농도를 높이기 위해 황산염 10% 덱스트란 혼합물을 6μl로 침전하여 용해한다. 시속 7.[3]0의 속도로

슬라이드 및 프로브의 변성은 별도로 수행한다. 미끄럼틀은 72°C에서 5-10분 동안 70% 폼아미드/2xSSC에 잠기고 프로브는 10분간 80°C의 수조에 담가 변성시키고 즉시 은유효소 슬라이드 준비에 추가된다. 그런 다음 이 반응을 커버립으로 덮고 40 °C의 습한 챔버에 2-4일간 방치한다.[3]

그런 다음 커버립을 제거하고 5분 동안 세척을 한다. 상온에서 2xSSC를 사용하는 3개, 0.1xSSC 45°C에서 1개, 상온에서 TNT를 사용하는 1개. 그런 다음 10분간 사전 주입한 후 60분, 37°C 배양 후 TNT로 5분 더 세척한 후 실온에서 2xSSC로 세척한다. 그런 다음 슬라이드를 70%/96%/100% 에탄올 시리즈를 사용하여 건조시킨 후 DAPI(0.35μg/ml), 염색체 식별 및 커버립으로 밀봉한다.[3]

형광 시각화 및 영상화

DAPI 얼룩에 적합한 필터와 사용된 두 개의 불소 형광 투시현미경이 시각화에 필요하며, 이러한 필터는 좁은 밴드 통과 필터와 같은 불소 투시선 사이의 교차점을 최소화해야 한다. 현미경은 색도 변화 없이 균일한 조도를 제공해야 하며, 적절히 정렬되어야 하며, 무색질이며 x63 또는 x100의 확대 효과를 주는 "계획" 유형의 목표를 가져야 한다.[3]

영상은 시료 수준에서 최소 0.1μm의 공간 해상도를 가진 카메라를 사용하여 기록해야 하며, 600x600 픽셀 이상의 이미지를 제공해야 한다. 카메라는 또한 최소 5초에서 10초 동안 8비트의 광도 분해능으로 이미지를 통합할 수 있어야 한다.[3]

전용 CGH 소프트웨어는 영상 처리 단계에 상용화되어 있으며, 배경 노이즈, 염색체 기원이 아닌 제거 및 분할, 형광비 표준화, 인터랙티브 카리오타이핑 및 염색체 스케일링을 표준 길이까지 수행해야 한다. 많은 고품질 은유법의 비율을 평균하여 띠 패턴을 바탕으로 염색체를 식별하는 도표인 아이디오그램을 따라 표시함으로써 염색체 삭제 또는 증폭의 염색체 영역을 나타내는 "상대복사 번호 카리오타입"이 생성된다. 비율 프로파일의 해석은 고정 또는 통계 임계값(신뢰 구간)을 사용하여 수행된다. 신뢰구간을 사용할 때 형광비의 95%가 1.0을 포함하지 않을 때 손익을 식별한다.[3]

추가 참고 사항

DNA와 관련된 모든 단계의 오염을 방지하기 위해 극도로 주의를 기울여야 하며, 특히 테스트 DNA의 경우 정상 DNA를 가진 샘플의 오염은 결과가 1.0에 가깝게 기울어져 이상 징후가 감지되지 않을 수 있기 때문이다. 결과를 확인하기 위해 Fish, PCR 및 흐름 세포측정 실험을 사용할 수 있다.[4][12]

어레이 비교 게놈 혼합

배열 비교 유전체 혼합(마이크로 어레이 기반 비교 유전체 혼합, 매트릭스 CGH, 배열 CGH, aCGH)은 게놈 폭과 고해상도 척도에서 염색체 복사 번호 변화를 검출하기 위한 분자 세포유전학 기법이다.[13] 배열 CGH는 환자의 게놈을 참조 게놈과 비교하고 두 게놈의 차이를 식별하여 기존 CGH와 동일한 상황혼합화에서 경쟁적 형광의 원리를 활용하여 환자의 게놈 불균형 영역을 찾는다.

어레이 CGH의 도입으로 해상도가 낮은 기존 CGH의 주요 한계를 극복한다. 배열 CGH에서 은유체 염색체는 복제된 DNA 조각(+100~200kb)으로 대체되며, 그 중 정확한 염색체 위치가 알려져 있다. 이를 통해 이상 감지를 보다 상세하게 할 수 있으며, 더욱이 변경사항을 유전체 순서에 직접 매핑할 수 있다.[14]

어레이 CGH는 DNA 복사 번호 변경 분석에 사용되는 다른 방법에 비해 상당한 장점을 지닌 특정, 민감, 신속 및 고스루풋 기법임이 입증되어 진단 애플리케이션에 보다 쉽게 적용할 수 있다. 이 방법을 사용하면 DNA 염기서열 5-10 킬로바이트 수준에서 복사 번호 변경을 검출할 수 있다.[15] 2006년 현재 고해상도 CGH(HR-CGH) 어레이도 200bp 해상도로 구조변동(SV)을 검출할 정도로 정확하다.[16] 염색체 이상에 따른 암, 선천적 결함 등 인간 조건에서 미세 탈색, 중복 등 새로운 재발 염색체 변화를 확인할 수 있는 방식이다.

그림 2. 어레이-CGH 프로토콜

방법론

어레이 CGH는 기존 CGH와 동일한 원리를 기반으로 한다. 두 기법 모두에서 기준(또는 제어) 샘플의 DNA와 시험(또는 환자) 샘플의 DNA는 서로 다른 두 개의 불소포체로 차등 라벨을 표시하며 핵산 표적에 경쟁적으로 결합되는 탐침으로 사용된다. 기존 CGH에서 대상은 참조 은유효소 확산이다. 배열 CGH에서 이러한 표적은 다양한 벡터(BAC 또는 플라스미드), cDNA 또는 올리고뉴클레오티드와 같은 다양한 벡터에서 복제된 게놈 파편일 수 있다.[17]

그림 2. [14]배열 CGH 기법의 개략적인 개요. 검사할 검체에서 추출한 DNA에는 붉은 불소포레(Cyanine 5)가, 참조 DNA 샘플에는 녹색 불소포레(Cyanine 3)가 붙어 있다. 동일한 양의 두 DNA 샘플이 혼합되어 균등하게 간격을 두고 복제된 DNA 조각 또는 올리고뉴클레오티드가 배열된 DNA 마이크로 배열로 결합된다. 혼합 후, 디지털 영상 시스템은 각각의 혼합 형광 투시기의 상대 형광 강도를 포착하고 정량화하기 위해 사용된다.[17] 형광 강도의 결과 비율은 시험 및 기준 게놈에서 DNA 시퀀스의 복사 번호의 비율에 비례한다. 한 탐침에서 플루로크롬의 강도가 동일할 경우, 환자 게놈의 이 부위는 테스트 및 기준 샘플에서 동일한 양의 DNA를 갖는 것으로 해석되며, Cy3가 변경된 경우:Cy5 비율은 특정 유전체 부위에서 환자 DNA의 손실 또는 이득을 나타낸다.[18]

어레이 CGH에 대한 기술적 접근 방식

IMR32 신경블라스토마 세포 라인의 ACGH 프로필

어레이 CGH는 매우 다양한 기법을 사용하여 구현되었다. 따라서 어레이 CGH의 장점과 한계 중 일부는 선택한 기법에 따라 달라진다. 초기 접근법은 BAC와 같은 대규모 삽입 유전체 DNA 클론에서 생성된 어레이를 사용했다. BAC의 사용은 단일 복사본의 변화를 감지하고 일탈 경계를 정확하게 찾을 수 있는 충분한 강도 높은 신호를 제공한다. 그러나 격리된 BAC 클론의 초기 DNA 수율은 낮으며 DNA 증폭 기술이 필요하다. 이러한 기법에는 레그 매개 중합효소 체인 반응(PCR), 하나 또는 여러 세트의 프라이머를 사용한 퇴화 프라이머 PCR, 롤링 서클 증폭 등이 있다.[19] 배열은 cDNA를 사용하여 구성할 수도 있다. 이들 배열은 현재 공간 분해능이 높지만, 염색체에 인코딩된 유전자에 의해 cDNA의 수가 제한되고, 교차 하이브리드화로 인해 민감도가 낮다.[14] 이것은 게놈의 광범위한 범위에서 단일 사본의 변화를 감지할 수 없는 결과를 낳는다.[20] 최근의 접근법은 짧은 올리고뉴클레오티드를 가진 배열을 발견하는 것이다. 과점의 양은 거의 무한정이며, 처리속도는 빠르고, 비용효율적이며, 쉽다. 비록 올리고뉴클레오티드는 단일 복사 변화를 감지하는 민감도를 가지고 있지 않지만, 염색체에서 서로 나란히 지도하는 올리고의 비율의 평균은 감소된 민감도를 보상할 수 있다.[21] 프로브가 겹치는 어레이도 사용할 수 있어 특정 중단점이 드러날 수 있다.

설계 접근 방식

CGH 애플리케이션을 위한 마이크로레이 설계에는 전체 게놈과 표적형이라는 두 가지 접근방식이 있다.

전체 게놈 배열은 인간 게놈 전체를 커버하도록 설계되었다. 그들은 종종 게놈 전체에서 광범위한 커버리지를 제공하는 클론, 그리고 게놈의 한계 내에서 연속적인 커버리지를 가진 배열들을 포함한다. 전유전자 배열은 주로 연구 응용을 위해 만들어졌으며 유전자 발견에서 뛰어난 가치를 증명했다. 그들은 또한 전례 없는 해상도로 DNA 손익에 대한 게놈을 검사하는데 매우 중요하다.[17]

표적 배열은 그 표적 세그먼트를 평가할 목적으로 게놈의 특정 영역을 위해 설계된다. 그것은 특정 염색체나 염색체 분열을 연구하거나 마이크로 삭제 신드롬이나 미완성 재배열이 의심되는 개인에서 특정 DNA 용량 이상을 식별하고 평가하도록 설계될 수 있다. 의료실무에서 표적형 마이크로 어레이의 중요한 목표는 불균형 세포유전적 이상에 대한 진단, 유전적 상담, 예후 및 임상 관리에 임상적으로 유용한 결과를 제공하는 것이다.[17]

적용들

재래식

종래의 CGH는 종양에서 재발하여 손실되거나 획득되는 염색체 부위의 식별뿐만 아니라 암의 진단과 예후에도 주로 사용되어 왔다.[22] 이 접근법은 태아와 신생아 게놈의 염색체 이상을 연구하는데도 사용될 수 있다. 나아가 기존 CGH는 염색체 이상을 검출하는 데 사용할 수 있으며, 인간의 유전적 질환과 관련된 복합적인 이상 진단에 효율적인 것으로 나타났다.[14]

암 연구에서

동일한 종양 유형의 여러 연구에서 얻은 CGH 데이터는 비랜덤 유전적 이상에 대한 일관된 패턴을 보여준다.[23] 이러한 변화들 중 일부는 다양한 종류의 악성 종양에 공통적인 것으로 보이는 반면, 다른 것들은 더 특정한 종양이다. 예를 들어 염색체 부위 lq, 3q, 8q의 이득과 8p, 13q, 16q, 17p의 손실은 유방암, 난소암, 전립선암, 신장암, 방광암과 같은 많은 종양 유형에 공통된다(그림 3). 고환암 12p와 xp 증가, 방광암 9q 증가, 신장암 14q 감소, 난소암 Xp 손실과 같은 다른 변화들은 더 구체적이며, 다른 장기에서 암 발생 동안 작용하는 독특한 선택력을 반영할 수 있다.[23] 어레이 CGH는 만성 림프구 백혈병과 같은 B세포 악성종양 연구와 진단에도 자주 사용된다.

염색체 이상

CdC(Cri du Chat)는 5번 염색체의 짧은 팔을 부분적으로 삭제하여 생기는 증후군이다.[24] 여러 연구에서 기존 CGH가 더 복잡한 염색체 변형뿐만 아니라 삭제를 감지하는 데 적합하다는 것을 보여주었다. 예를 들어, 레비 외. (2002) CdC의 특징인 고양이 같은 울음소리를 내면서도 불분명한 카오리타입형을 가진 유아를 신고했다. CGH 분석 결과 임상적으로 진단을 확인하는 5p15.3의 염색체 물질 손실이 확인되었다. 이러한 결과는 기존 CGH가 구조적 이상을 감지하는 신뢰할 수 있는 기술이며, 구체적인 경우 복잡한 이상을 진단하는 데 더 효율적일 수 있음을 보여준다.[24]

배열 CGH

어레이 CGH 애플리케이션은 주로 암에서 유전적 이상을 검출하는 데 사용된다. 그러나 배열 CGH는 인간의 유전적 장애를 일으키는 DNA 복사 번호 이상 분석에도 적합하다.[14] 즉, 배열 CGH를 사용하여 삭제, 증폭, 중단점 및 플로이드 이상을 밝혀낸다. 조기 진단은 예후를 개선하기 위해 적절한 치료와 상담을 받을 수 있기 때문에 환자에게 유익하다.[10]

암의 유전적 이상

유전자 변형과 재배열은 암에서 자주 일어나며 암의 병원생성에 기여한다. 배열 CNGH에 의한 이러한 이상을 감지하면 중요한 암 유전자의 위치에 대한 정보를 제공하고 진단, 암 분류 및 예후에 임상적으로 사용할 수 있다.[17] 그러나 면역글로불린 하위 유전자의 재배열 과정에서 일부 DNA 물질이 생리학적으로 손실되기 때문에 유전 물질의 손실이 모두 병원체인 것은 아니다. 최근 연구에서 어레이 CGH는 유방암의 여러 마우스 모델에서 염색체 이상(복사 번호 변동) 영역을 식별하기 위해 구현되어, micc 유도 종양 발생 시 협력 유전자를 식별하게 되었다.[25]

배열 CGH는 암에서의 염색체 이상 발견뿐만 아니라 종양의 진행에 대한 모니터링에도 적용될 수 있다. 어레이 CGH로 이상이 확인되면 FICH를 사용하여 전이성 병변과 경증 병변 간의 차이도 가능하다.[5][10]

서브스크로스코프 이상

프라더-윌리 증후군(PWS)은 15q11-13과 관련된 부성 구조 이상이고, 같은 지역에서 모성 일탈이 엔젤만 증후군(AS)을 일으킨다. 두 신드롬 모두 PWS/AS 임계 영역을 3~5Mb 삭제한 결과(75%)가 대다수다.[26] 이러한 작은 이상은 세포유전학이나 재래식 CGH를 사용하여 검출할 수 없지만 어레이 CGH를 사용하여 쉽게 검출할 수 있다. 원칙의 증거로 비서스 외 연구진. (2003)는 PWS를 포함한 알려진, FICH 확인 마이크로 삭제 신드롬을 가진 3명의 환자를 검사하기 위해 1Mb 해상도의 게놈 와이드 어레이를 구축했다. 세 가지 경우 모두 1.5~2.9Mb에 이르는 이상 징후가 쉽게 확인됐다.[27] 따라서 배열 CGH는 서브스크로스코프 이상 검출에 있어 구체적이고 민감한 접근방식임이 입증되었다.

겹치는 미세선을 사용할 때 염색체 이상과 관련된 중단점을 찾아내는 것도 가능하다.

산전유전진단

아직 널리 채택된 기술은 아니지만, 어레이 CGH를 이식 전 유전자 검사의 도구로 사용하는 것이 점점 더 대중적인 개념이 되고 있다. 배아가 성공적으로 이식, 유산 또는 다운증후군(삼분법 21)과 같은 상태에 이르지 못하는 원인이 될 수 있는 난자, 정자, 배아에서 CNV와 아뉴플로이드를 검출할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 이는 어레이 CGH를 생명 변화 조건의 발생률을 줄이고 IVF 시도 성공률을 향상시키는 유망한 도구로 만든다. 이 기술은 단일 셀에서 전체 게놈 증폭을 포함하며, 이는 배열 CGH 방법에 사용된다. 그것은 또한 균형 잡힌 상호 변환이나 로버토니아 번역과 같은 염색체 번역을 가진 부부들에게 사용될 수 있는데, 이것은 자손들에게 염색체 불균형을 야기할 가능성이 있다.[12][28][29]

CGH 및 어레이 CGH의 제한 사항

기존 CGH의 주요 단점은 모자이크, 균형 염색체 변환, 반전 등 복사 번호 변경 없이 구조 염색체 이상을 검출할 수 없다는 점이다. 또한 CGH는 플로이드 수준에 비례하여 손익만을 감지할 수 있다.[30] 또한, 짧은 반복 DNA 시퀀스를 가진 염색체 부위는 개인 간에 변동성이 매우 높으며 CGH 분석에 지장을 줄 수 있다.[14] 따라서 센트롬이나 텔로미어와 같은 반복 DNA 영역은 라벨이 부착되지 않은 반복 DNA(예: Cot1 DNA)로 차단해야 하며, 또는 선별에서 생략할 수 있다.[31] 더욱이 기존 CGH의 해결은 임상적 용도를 제한하는 주요 실무적 문제다. 비록 CGH가 암과 인간의 유전적 장애에 대한 연구와 진단에서 유용하고 신뢰할 수 있는 기술이라는 것이 증명되었지만, 그 적용은 심각한 이상만을 포함한다. 은유체 염색체의 분해능이 제한적이기 때문에 기존 CGH를 사용해 5-10Mb보다 작은 이상을 검출할 수 없다.[23] 이러한 이상을 검출하기 위해서는 고해상도 기법이 필요하다. 어레이 CGH는 이러한 많은 한계를 극복한다. 어레이 CGH는 기존 CGH에 비해 해상도가 높은 것이 특징이다. 표준 해상도는 1~5Mb이지만 추가 클론으로 어레이를 보완하면 약 40kb까지 늘릴 수 있다. 그러나 기존 CGH에서와 같이 어레이 CGH의 주요 단점은 복사 번호 변경을 초래하지 않고 모자이크 검출 능력이 제한되는 이상을 검출할 수 없다는 점이다.[14] 탐지될 수 있는 모자이크 수준은 클론의 민감도와 공간 해상도에 따라 달라진다. 현재 세포의 약 50%에 존재하는 재배열은 검출 한계다. 그러한 이상을 감지하기 위해서는 SKY(Spectral karyotypeing)나 FICH와 같은 다른 기법이 여전히 사용되어야 한다.[32]

참고 항목

참조

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