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細胞遺傳學的檢測分析可以幫助我們了解染色體的變異，進而對相關疾病更深入的了解,。染色體的異常可能導致基因表達的失調或產生新的突變蛋白,，從而構成癌癥,、不孕癥和各種先天性疾病(如唐氏綜合征)。非整倍體,、缺失,、重復和重排等都屬于染色體異常的類型，再比如基因組拷貝數(shù)變異（copy number variation,， CNV）,，是遺傳病和出生缺陷的重要原因之一。

核型分析（Karyotyping）是一種傳統(tǒng)的細胞遺傳學研究方法,，該方法可以用來識別主要的染色體異常,，如單體、多體,、染色體重排以及大片段缺失或重復,。然而，該方法受限于低分辨率和較窄的目標范圍,，因此只能檢測較大的染色體變化(通常為> 5 Mb),。此外，它是一種主觀技術,，因此異常的檢測通常依賴于分析人員的專業(yè)知識,。

熒光原位雜交技術（FISH）和微整列比較基因組雜交（aCGH）可以對染色體和基因組結構做進一步的分析，接下來就為大家介紹一下兩種技術和各自的應用：

熒光原位雜交技術（FISH）

FISH是一項分子細胞生物學技術,，廣泛用于檢測和定位細胞中的DNA序列,。該技術應用特異性的熒光標記探針與染色體或核酸樣本進行雜交，通過熒光顯微鏡實現(xiàn)目標DNA或RNA序列的可視化,。

實現(xiàn)FISH技術主要包括以下的幾步驟：

1.樣本制備階段：提取細胞或組織樣本,，通過固定和制片的過程使樣本處于適合雜交的狀態(tài),。需要根據(jù)不同的樣本類型選擇不同的預處理方式：

●細胞或組織的固定

●脫蠟(FFPE組織)

●抗原的修復

●酶促透化作用

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2.雜交：將熒光標記的DNA/RNA探針加入到制備好的樣本上,，并在特定的條件下促進探針與目標序列的雜交,。

2.1 Nick Translation自己設計RNA/DNA探針

RNA/DNA探針可以選擇自己設計和合成，這項技術稱為Nick Translation（切口平移）主要的操作流程如下：

使用Nick translation DNA Labeling kit(ENZ-GEN111)標記TP53 BAC DNA探針的Orange 552 dUTP (ENZ-42842)和著絲粒17 BAC DNA探針的Green 496 dUTP (ENZ-42831),。標記探針與中期擴散雜交。

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2.2 即用型DNA/RNA探針

目前市面上有提供很多ready-to-use型的RNA/DNA探針,，可直接用于檢測目標基因,，省去了自己制備的步驟。比如針對HPV病毒,、經典的腫瘤靶點（EGFR）,、GADPH以及泛素化等等常用病理靶點

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也有可以同時檢測四個不同靶點的探針試劑盒,，如下圖所示,，是在正常細胞和染色體異常的細胞中對CKDN2A、CEN3,、CEN7,、CEN17這四種基因（膀胱癌常見變異基因）同時檢測后的結果，可以發(fā)現(xiàn)CEN3,、CEN7,、CEN17三種基因在不正常細胞中數(shù)量有增多

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3.顯色：

與免疫組化類似，偶聯(lián)了熒光標記之后,，需要加入顯色劑進行后續(xù)的檢測,，顯色劑有操作簡便的“一步法"試劑，或當樣本豐度較低時或希望獲得更低背景的結果時,，有“兩步法"試劑,。“兩步法"檢測試劑其實就是在RNA/DNA探針上偶聯(lián)一個anti-biotin或anti-digoxin的信號放大試劑,，然后再加入對應的顯色試劑,。

Figure. 顯色試劑的兩種檢測方法，一步法（左）兩步法（右）

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4.檢測：最后通過熒光顯微鏡觀察及攝影,，分析熒光信號的分布和強度,，就可以確定目標序列的存在與位置。

FISH技術由于其精確性,，被廣泛應用于以下幾個領域：

1. 染色體異常檢測：用以檢測染色體結構的畸變,，如易位、缺失,、復制及非整倍性等,。

2. 基因定位與映射：確定特定基因在染色體上的精確位置。

3. 染色體結構研究：觀察染色體結構變化，及在細胞周期中的動態(tài)變化,。

FISH技術有如下的幾個優(yōu)點：

1. 高分辨率：FISH能夠在單個細胞層面上進行檢測,，實現(xiàn)精確定位。

2. 操作靈活性：可用于多種樣本類型,，包括冰凍,、石蠟包埋組織及活細胞。

3. 多色標記：可同時使用多種不同顏色的探針對多個目標進行檢測,。

當然,，F(xiàn)ISH技術也存在一定的局限性：

1. 對目標序列的依賴性：需要預先知道目標DNA或RNA序列才能設計相應的探針。

2. 操作復雜性：過程較為繁瑣,，包括樣本制備,、探針制備和信號檢測等，需要經驗較豐富的操作人員,。

3. 儀器要求：需使用昂貴的熒光顯微鏡,，并對顯微鏡操作有一定要求。

微陣列比較基因組雜交（aCGH）技術

aCGH技術是檢測與染色體異常相關的基因拷貝數(shù)增加和拷貝數(shù)丟失的有力工具,。與其他技術(如FISH和G-banding karyotyping)相比，aCGH檢測染色體畸變更快,、更穩(wěn)定,、結果更*，從而能夠更好地了解染色體變化在遺傳性疾病和癌癥中的作用,。

CGH是通過將實驗樣本和對照樣本的DNA用紅綠熒光標記之后,，然后與芯片進行雜交之后，借用專門的數(shù)據(jù)分析軟件檢測紅綠熒光的比值,，將兩個樣本間的DNA拷貝數(shù)變化進行比較,，最終得出實驗樣本的DNA拷貝數(shù)是減少還是增加。該技術的具體步驟如下圖所示：

Figure. aCGH技術實驗步驟（圖源來自：10.1007/s10072-016-2658-y）

步驟一：抽提樣本的DNA,，并分別將對照樣本和實驗樣本的DNA進行黃綠熒光的標記

Figure Four replicate 500-ng DNA samples were labeled with Enzo’s CYTAG® CGH Labeling Kit（ENZ-42671）for Oligo Arrays or leading competitor’s kits. Enzo’s proprietary labeling technology generates the highest specific activity of labeling.

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步驟二：將標記之后的DNA混合并與芯片雜交

步驟三：用熒光掃描儀讀取芯片上的熒光信號

步驟四：通過相關分析軟件，分析熒光信號并識別拷貝數(shù)的增加或減少

通過陣列分析軟件計算熒光的log2比率(Cy5/Cy3),，通過這種方式,，可以識別DNA中的缺失或重復。與對照樣本相比,，在染色體的特定區(qū)域中,，如果實驗樣本顏色的強度較高,，表明該區(qū)域的DNA增多,，而如果對照樣本顏色的強度較高,，表明該特定區(qū)域的DNA丟失。中性色表示兩個樣品在此片段無差異,，所以是正常狀態(tài),。

在臨床上,，以aCGH技術和SNP技術向結合為基礎的染色體微陣列分析技術已成功在產前診斷中有所應用

Figure. 對3677名高齡產婦進行a-CGH產前診斷，染色體異常在不同高齡孕婦中的具體分布表格,，來源：doi: 10.12182/20210160601

使用CGH技術可以測定整個基因組,，且無需細胞培養(yǎng)；但不能檢測平衡的染色體改變-,，且該實驗技術需要較高質量的DNA樣本

兩種技術都為現(xiàn)代遺傳學研究提供了du特的工具，盡管它們在原理和應用上有所不同,，但都是評估基因組結構變化不可huo缺的方法,。FISH以其高精度和靈活性在定位染色體的特定區(qū)域上顯得無ke替代，而CGH則在全基因組分析方面展現(xiàn)了強大的能力,。

表. FISH技術和CGH技術的對比

關于Enzo Life

Enzo Life做為分子診斷領域的*者,，可提供包括基因,、蛋白、細胞,、組織全層面的標記和檢測試劑,，如原位雜交探針、活細胞熒光探針,、組化試劑盒,、小分子化學文庫等。除了科研領域外,，Enzo Life還給提供多樣的生物工藝質量檢測試劑盒（如Protein A殘留檢測盒,，HCP殘留檢測等 ）