拷贝数变异及其研究进展

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1、拷贝数变异及其研究进展摘要：拷贝数变异(Copynumbervariations,CNVs)主要指lkb-IMb的DNA片段的缺失、插入、重复等。文章主要介绍了CNVs的基本知识及其机理，着重介绍了其各种检测技术，并进一步阐明CNVs对人类疾病及哺乳动物疾病的影响。此外，对其研究发展进行可行性展望。关键词：拷贝数变异机理检测技术疾病2004年，两个独立实验小组几乎同时报道，在人类基因组中广泛存在DNA片段大小从1kb到几个Mb范围内的拷贝数变异(CNVs)现象。在2006年的《Nature》杂志上来口英国WellcomeSanger研究所以及美国Affymetrk公司等多国研究人

2、员组成的研究小组公布了第1张人类基因组的第1代CNV图谱，后续乂有3篇文章陆续发表在《NatureGenetics》和《GenomeResearch》杂志上，聚焦这一重大发现。受到检测手段的限制，这类遗传变异直到最近2年才为研究者所重视，并迅速成为当前人类遗传学研究的热点。CNVs最初在患者的基因组中发现，但后来发现CNVs也大量存在于正常个体的基因组内，主要引起基因(或部分基因)的缺失或增多。拷贝数的变异过程既与疾病相关，也与基因组自身的进化有关。针对CNVs的发现，美国遗传学家JamesR.Lupski提出“我们不能再将人与人之间的差异想当然地认为仅是单碱基突变的结果，因为还

3、存在更复杂的来口于CNVs的结构性差异”。Lupski认为，CNVs的发现将改变人类对遗传学领域的认知，并将影响19世纪被誉为“遗传学之父”的孟德尔及1953年发现“DNA双螺旋”的弗兰西斯?克里克与吉姆?沃特森所确立的人类遗传学基准1CNV概述1.1CNV的概念基因组变异包括多种形式，包括SNPs,数目可变串联重复位点VNTRs（微卫星等），转座元件（Alu序列等），结构变异（重复、缺失、插入等）。CNVs指大小从lkb到1Mb范围内亚微观片段拷贝数突变，这些拷贝片段的缺失、复制、倒置等的变异都统称为CNVs,但不包括由转座子的插人和缺失引起的基因变异（如0-6kbKpnI重复

4、）。由于多态是用于描述在一定人群中某个等位基因的频率不低于1%，但到目前为止，多数人类的CNVs频率还未知。冃前发现的CNVs都收录在人类基因组变异数据库中，CNVs平均大小为118kbo全世界范围内的CNVs研究目标是：建立人类基因组的CNVs地图集，以及建立CNVs与表型、CNVs与SNPs等方面的关系。［2］⑴1.2CNV产生机理美国学者Redon等认为，CNV可以被认为是简单的DNA结构变化（如单一片段的扩增、缺失、插入），或者可能是复杂的染色体扩增、缺失和插入的各种组合形式。在人类基因组的研究中发现，CNV在基因组中的分布似乎是有一定规律的，它常发生在同源重复序列或DN

5、A重复片段之内或之间的区域，且CNV和基因组的DNA重复序列（SD）呈极显著正相关。由此，学者们认为,CNV的发生或者说绝大多数CNV的发生是非等位基因同源重组（NAHR啲结果。［3］NAHR机制认为在一条染色体上的基因片段重复有利于通过DNA序列的插入，使复制区重复片段的拷贝数目发生改变。在正常个体CNV的形成过程中，通过NAHR机制基因组发生大片段基因结构变异和染色体重排，这就导致了基因组的不稳定和一些疾病的早发。CNV的形成除了由DNA片段重复外，还有一些是由非同源突变造成的。一些亚型的CNVsDNA为非p的结构，与经典的右手双螺旋不同，它包括Z型DNA和环形DNA等。这种

6、类型的结构被认为更有利于染色体的重排和CNVs的形成。除此外，转座和反转座也被认为可以产牛CNVs。并且CNV片段的大小与机制相关，大片段的CNVs相对于小片段而言，更多与DNA重复片段相关，而小片段CNVs起主要作用的是非同源突变机制。2CNV的检测方法2.1比较基因组杂交（aCGH）aCGH也称为分子核型技术，是一种高分辨率的在全基因组范围内扫描CNVs的方法。传统的G带分析无法检测小于4Mb的染色体重排;荧光原位杂交（FISH）虽然可以检测细微的染色体重排，却无法实现包括未知区域的全基因组扫描。1992年，出现了一种崭新的研究染色体CNVS的分子细胞遗传学方法，称为比较基因

7、组杂交。随着技术的发展，近年来岀现了基于比较基因组杂交的芯片技术，即aCGH。aCGH是在全基因组范围内筛査节段性CNVs的高分辨率检测技术，是一种重要的基因诊断工具，有逐渐取代传统细胞遗传学方法的趋势。aCGH的检测步骤如下:①提取待测组织的DNA作为样本,aCGH试剂盒中的基因组DNA作为对照；②荧光标记待测和对照基因组DNA,制备探针；③将己经标记好的待测和对照基因组DNA共同杂交于特制的芯片上；④扫描荧光信号，分析图像，寻找待测基因组中的CNVs及其在染色体中的位置。与其