基于阵列比较基因组杂交技术鉴定一名 9 岁女孩的 1p 染色体两处不平衡，该女孩具有 1p36 单体性相关表型和学习困难家族史：病例报告
抽象的
1p36 单体性是最常见的末端缺失综合征之一，大约每 5000 个活产婴儿中就有 1 个发生。该综合征与几种显著的临床特征有关，包括特征性面部特征、心脏异常、癫痫和智力迟钝，所有这些症状都被认为是由于 1p36 区域内的基因单倍体不足造成的。缺失大小从大约 1.5 Mb 到 10 Mb 不等，最常见的断点位于 1p36.13 到 1p36.33。超过 70% 的 1p36 缺失患者有真正的末端缺失。另有 7% 的患者有间质缺失，一部分患者有衍生染色体 1，其中 1p 端粒被另一条染色体的物质取代，这是由于新生重排或减数分裂时平衡亲本易位的异常分离造成的。
对一名 9 岁白人女孩进行阵列比较基因组杂交分析，该女孩面部特征畸形且有学习困难，此前常规核型分析结果正常，结果发现 1p 染色体内有两处亚微观重排。检测到 1p32.3 区域插入 1 号染色体同源物短臂亚端粒区域，并在同一染色体的 1p36.32 内发现缺失，这促使研究人员在这些区域内寻找可能造成患者临床表型的候选基因。通过计算机注释确定了几个基因，其中一些基因与神经和身体发育有关。
阵列比较基因组杂交提供了一种可靠的方法，可以精确定位与临床表型相关的候选基因区域，而这些区域超出了光学显微镜的分辨率。本病例报告提供了一个示例，说明这种分析方法和随后的发现报告在从临床角度阐明多种基因功能的协作努力中是如何有用的。
介绍
染色体重排失衡是造成人群表型异常的主要原因。不同程度的畸形和智力障碍可归因于基因组内功能区域的缺失或扩增。亚端粒缺失是表型异常的常见原因 [1]。与人类基因组的其余部分相比，亚端粒的基因含量丰富 [2]，使其成为常规和分子细胞遗传学研究的分析重点 [3]。
1p36 单体性是最常见且特征明确的亚端粒缺失综合征之一，与智力低下和多种先天性畸形有关 [4]。据估计，这种疾病的患病率为每 5000 个活产婴儿中就有 1 个 [5]。1p36 单体性的临床特征包括深陷的眼睛、位于眶上脊下方的直眉、不对称的耳朵、尖下巴和扁平的鼻梁。其他特征包括发育迟缓、心肌病、听力障碍和癫痫发作（详见 [6]），[7]。1p36 区域被认为含有许多肿瘤抑制基因，这从该染色体位置缺失的患者与多种肿瘤的关联可以看出 [8,9]。
1 号染色体短臂间质性重复罕见，表型多样。此前曾报道过一名婴儿存在 1 号染色体大重复 (1p31–1p35)，该婴儿出生体重低，出生后生长迟缓，患有先天性心脏病、中面部发育不全、外生殖器不明确和指骨发育不全。该婴儿出生后仅存活了很短时间 [10]。一名患有多种先天性异常的男孩存在 1 号染色体直接重复，即 dir dup(1)(p21.2–p32)。这些症状包括小头畸形、耳朵畸形、鼻孔前倾、斜视、小颌畸形、指骨末端发育不全、第五指弯曲、猿猴皱褶、左腹股沟疝、隐睾和严重的出生后生长迟缓 [11]。第三例涉及 1p22.3–1p32.3 重复的病例被描述为一名患有性逆转、中面部异常、湿疹样皮肤病和严重生长迟缓的儿童 [12]。最后，一名患有颅缝早闭、发育迟缓和肠旋转不良的儿童报告了 1p31–1p34.1 重复 [13]。
阵列比较基因组杂交 (aCGH) 是一种高通量方法，用于检测基因组内小拷贝数变化，而这些变化在传统显微镜下并不总是可见的。这是通过将患者 DNA 与“正常”对照 DNA 竞争性结合到固定在玻璃载玻片上的靶序列来实现的。使用一套集成的生物信息学工具来解释所有基因组靶序列产生的高维数据。
与传统的细胞遗传学技术相比，aCGH 能够更精确地检查基因组，从而能够检测出以前未发现的亚微观不平衡，并重新​​定义以前发现的染色体不平衡中的断点。准确定位断点的能力意味着 aCGH 已成为识别候选染色体位点和基因的有效策略。本病例报告强调了使用 aCGH 不仅可以检测亚微观缺失和重复，还可以定位疾病基因区域，以便随后识别候选基因。
病例介绍
一名 9 岁白人女孩因轻度至中度学习障碍到遗传诊所就诊。她被发现有许多畸形特征，包括小嘴巴和上颚堆积、小下巴和小折叠耳、直眉毛、第五指弯曲和短脚趾。她需要穿通气管来治疗胶耳，并且患有远视。11 周扫描发现颈部水肿，后来的产前扫描发现脑室扩大。她出生体重正常，但有喂养困难，包括出生后反流。还发现她坐姿迟缓、说话迟缓，22 个月时走路晚。四岁半时身高和体重都在 50-75 百分位数，枕骨额周长在 98 百分位数。最初怀疑她患有 Di George 综合征，并被转诊进行 22q11 荧光原位杂交 (FISH) 分析和常规细胞遗传学检查，两项检查均显示女性核型 (46, XX) 正常。对受试者母亲的检查显示有轻微畸形、第五指弯曲指畸形和轻微学习障碍。外祖母也接受了评估，表现型正常。该患者的父亲无法接受评估，但据报道，他曾生过另一个不同母亲的孩子，也表现出生长发育问题。
先证者是三姐妹中的长女，三姐妹的父亲各不相同。二姐患有宫内发育迟缓和低出生体重（37 周时 4 磅 3 盎司），23 个月时所有生长参数均小于 0.4 百分位数。患者有与先证者相似的畸形特征，包括小嘴和小下巴。患者还患有大理石纹皮肤、细长的脚、2/3 脚趾完全并指和轻度至中度学习障碍。对这个姐妹的常规细胞遗传学分析显示其为正常女性核型。
最小的妹妹发育正常，有与母亲相似的轻度畸形。目前，患儿的母亲怀有第四个不同父亲的孩子，并进行了产前诊断，常规细胞遗传学分析显示其为正常女性核型。
使用 BlueGnome 的 2 版 CytoChip™ 对来自患儿的 DNA 进行 aCGH。这些阵列是使用来自经过广泛验证的罗斯威尔帕克 (RP) 癌症研究所细菌人工染色体 (BAC) 库的克隆构建的。该实验诊断报告的质量控制 (QC) 参数符合以下条件：5 μm 扫描的斑点包含率为 99.71%，常染色体值的标准差 (SD) 为 0.061（失败阈值分别为 <95% 和 >0.075）。扫描结果经 BlueFuse 软件 (BlueGnome) 处理后，发现了两个主要的基因组失衡。第一个是 1.4 到 2 Mb 长度之间的五个 BAC 克隆缺失，映射到 1p36.32。这些克隆是（按最远端的顺序）：RP3-395M20、RP11-333E3、RP4-785P20、RP11-46F15 和 RP1-286D6。
第二个不平衡是两个连续克隆的扩增，1p32.3 的长度在 0.4 到 1.7 Mb 之间。这些克隆（按最远端的顺序排列）是：RP11-117D22 和 RP11-243A18。1 号染色体的这些不平衡的 aCGH 结果通过散点图说明（图 1）。使用来自五个克隆中的两个（RP11-333E3 和 RP11-46F15）的荧光探针通过 FISH 确认了 1p36 缺失。通过 FISH（使用来自 RP11-117D22 和 RP11-243A18 的荧光探针）确认 1p32.3 扩增表明重复片段插入到其正常基因座远端的位置，位于 1p 染色体的亚端粒区域内（图 2）。要求提供父母样本以确定这种重排的起源。无法获得父系样本，但对患儿的母亲、祖母和兄弟姐妹进行的 FISH 分析显示，在所有被研究的克隆中，每种情况下的二倍体补体都是正常的。目前，无法确定患儿的染色体异常是 1p 从头重排的结果还是来自其父亲的家族遗传。
图 1
阵列比较基因组杂交散点图。BlueFuse 微阵列分析软件 (BlueGnome) 生成的 1 号染色体阵列比较基因组杂交散点图显示 1p36.32 内的五个细菌人工染色体克隆缺失 (BACs RP3-395M20、RP11-333E3、RP4-785P20、RP11-46F15 和 RP1-286D)（箭头所示）和 1p32.3 内的两个细菌人工染色体克隆重复 (BACs RP11-117D22 和 RP11-243A18)（星号所示）。纵轴显示患者与参考 DNA 的 log2 比率（缺失的平均 log2 比率为 -0.6，扩增的平均 log2 比率为 0.38），横线显示每个细菌人工染色体在 1 号染色体上的位置。观察到的异常位置与 1 号染色体表意符号相关，其中缺失用红色表示，重复用绿色表示。
图 2
中期荧光原位杂交图像。使用细菌人工染色体克隆 RP11-333E3 (A) 和 RP11-46F15 (B) 的探针进行中期荧光原位杂交分析。两个探针（箭头所示）都只显示一个绿色信号，证实 1p36 内有缺失（在总共 10 个细胞中观察到）。使用细菌人工染色体克隆 RP11-117D22 (C) 和 RP11-243A18 (D) 的探针进行荧光原位杂交分析均显示三个绿色信号（重复区域以箭头所示），证实 1p32.3 内克隆有重复（在总共 10 个细胞中观察到），并确定了 1 号染色体 p 臂内重复区域的远端位置。
通过查询 Ensembl 数据库 http://www.ensembl.org/Homo_sapiens/index.html 对已删除和重复的 BAC 克隆进行计算机分析，发现使用 Ensembl 和 EST 转录基因轨迹，发现了许多已表征和未知的基因。附加文件 1 总结了与 1p36.3

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