在歐美國家，染色體基因組芯片分析（chromosome microarray analysis，CMA )目前已成為一項常規(guī)的臨床遺傳學診斷工具。繼美國醫(yī)學遺傳學會（American College of Medical Genetics and Genomics, ACMG)專家委員會CMA指南（2010年10月）發(fā)布后[2]，加拿大、澳大利亞、法國和比利時等國相繼發(fā)布各自的相關CMA臨床應用指南或共識[3-4]。2014年美國食品藥品管理局首次批準 Affymetrix CytoScan Dx芯片應用于臨床檢測，為染色體芯片的臨床應用提供了標準化的產品。

近幾年我國CMA的臨床應用在逐步推廣，為眾多遺傳病患者提供了精確分子診斷。值得注意的是，由于此項技術是一項復雜的臨床檢測項目，涉及臨床適用指征、芯片要求、實驗流程和質量控制、數(shù)據(jù)分析、芯片結果驗證、臨床相關性解釋、患者遺傳咨詢及轉化研究等許多重要環(huán)節(jié)，我國CMA的臨床應用存在諸多不規(guī)范行為，因此中國醫(yī)師協(xié)會醫(yī)學遺傳學分會、中國醫(yī)師協(xié)會青春期醫(yī)學專業(yè)委員會臨床遺傳學組、 中華醫(yī)學會兒科學分會內分泌遺傳代謝學組組織專家，對CMA技術各個環(huán)節(jié)展開交流討論，形成了專家共識，對該技術臨床應用進行規(guī)范指導，以期更好地發(fā)揮CMA在兒科遺傳病的臨床檢測效果，提高技術操作及數(shù)據(jù)分析的科學性、準確性、可靠性，為更多地實驗室開展CMA臨床檢測提供指導和依據(jù)。

另外，特別建議通過專家共識建立公共數(shù)據(jù)分享平臺，可更好地了解中國人群基因組失衡和臨床表型之間的關系，為CMA檢測結果的臨床解釋提供更為可靠的依據(jù)。

基于設計原理的不同，基因芯片主要有兩大平臺。一種是比較基因組雜交芯片（array-based comparative genomic hybridization，aCGH),其基本原理是將待測樣本DNA與正常對照樣本DNA分別用不同的熒光標記，通過與芯片上固定探針進行競爭性雜交獲得定量的拷貝數(shù)檢測結果；另外一種是單核苷酸多態(tài)性微陣列芯片（single nucleotide polymorphism array，SNP array)，其基本原理是將探針連接在微珠上，然后將攜帶探針的微珠隨機黏附在芯片上，待測樣本DNA和探針進行雜交及單堿基延伸，通過對熒光信號掃描，分析待測樣本CNV 及基因型，該平臺在分析患者的基因組時不需要正常對照樣本[5]、通過aCGH技術能夠準確地檢出 CNV，而SNP array除了能夠檢出CNV外，還能夠檢測出大多數(shù)的單親二倍體（uniparental disomy, UPD)和一定比例的嵌合體[5]。近年來，兩大平臺技術不斷改進，同時涵蓋CNV和SNP的芯片具備雙重優(yōu)勢，在檢測的敏感性、特異性、可靠性等方面有了很大改善。

1. 推薦指征：對以下臨床表型的疾病，建議將CMA作為一線檢測手段：（1)不明原因的智力落后和（或）發(fā)育遲緩。（2)非已知綜合征的多發(fā)畸形。(3)自閉癥譜系障礙。

國內外也有臨床研究支持將身材矮小、肥胖、語言發(fā)育延遲、癲癇及其他精神神經發(fā)育障礙等作為 CMA的應用指征。對此我們需要進一步積累臨床數(shù)據(jù)，以制定相應的指南。

當某種疾病或綜合征根據(jù)臨床評估可能為單和(或）多基因點突變?yōu)橹鞯募膊r，CMA不應作為首選檢測方法。

2. CM4檢測的優(yōu)點[6]：（1）可在全基因組范圍內同時檢測多種染色體不平衡導致的遺傳病。 (2)可同時檢測染色體缺失和重復，且能比較準確、客觀地界定CNV(區(qū)間及大?。?，而不像核型分析那樣依賴對區(qū)帶強度的主觀觀察和判斷。（3）利用 SNP array探針平臺可同時檢測雜合性缺失（loss of heterozygosity)和> 10%比例的嵌合體。（4）與核型分析相比，CMA檢測不需要進行細胞培養(yǎng)，分辨率高出近千倍，幾乎可用于任何組織的DNA分析。

3. CMA檢測的局限性：（1）不能檢測染色體平衡易位、倒位及復雜性重排。（2）不能檢測出點突變和小片段揷入。（3 )不能檢測出低比例嵌合 體（<>

需要說明的是，沒有一種芯片平臺可檢出某種綜合征的所有相關突變，也無法檢出芯片探針未覆蓋的區(qū)域的CNV，且目前CMA技術不能檢測低于探針覆蓋和檢測能力以下的重復和缺失、基因表達異常和甲基化異常。

4. 可能的陽性率：CMA的檢測陽性率與疾病應用指征、疾病種類和芯片類型有關。

本多中心臨床研究前期的數(shù)據(jù)表明：針對智力落后和（或）發(fā)育遲緩疾病患者，陽性率約為 19. 2% ，針對多發(fā)畸形疾患陽性率約32. 6%。此結果與國外的數(shù)據(jù)基本一致（13%?20% ) [2,7-9]。

1. 實驗前準備：（1）臨床應用芯片的基本參數(shù)要求：①芯片探針應涵蓋復發(fā)性基因組病（recurrent genomic disorders）及常見微缺失/微重復綜合征區(qū)域，并覆蓋亞端粒區(qū)域；②全基因組的芯片（非靶向芯片）應可以檢出>400 kb的CNV；③芯片探針應包括能檢出已知印跡區(qū)域的純合區(qū)（absence of heterozygosity，AOH)，及能評估血緣關系水平的全基因組SNP探針；④分辨率并非越高越好，需結合臨床設計合適的芯片；⑤對已知致病性基因，在全基因組檢測中需要針對這些基因增加探針密度以提髙診斷的敏感性和準確性；⑥針對重復序列，良性的拷貝數(shù)多態(tài)位點和（或）會呈現(xiàn)假陽性重復或缺失導致不能真實反映樣本CNV的區(qū)域，可不設計芯片探針。

（2）芯片結果的臨床驗證：對全基因組CMA檢測的臨床驗證應有別于對單基因病或特定綜合征的檢測方法，要求驗證每一探針的性能是不現(xiàn)實的，也沒有必要。實驗室應根據(jù)所選擇的芯片平臺，界定平臺特異性檢測最小變異（CNV, A0H）的能力，進而用攜帶有大于最小變異的陽性樣本進行驗證實驗設計，采用規(guī)范的操作流程，以證明平臺檢測CNV及A0H的敏感性、特異性及可重復性。

（3）受檢樣本的準備：CMA檢測的基因組DNA 標本來源包括外周血、組織、唾液或口腔黏膜拭子等。不同的組織來源應使用恰當?shù)幕蚪MDNA提取方法并適合不同芯片平臺對濃度和純度的要求。

2. 實驗質量控制：（1）芯片流程質量控制：根據(jù)平臺要求不同，芯片流程質量控制的原則是符合平臺特異性的QC參數(shù)。（2）軟件分析：利用與平臺配套的軟件，通過前期驗證制定合適的軟件分析參數(shù)設置。軟件的版本及設置需要在實驗室的質量控制報告中明確顯示，以便查詢或重新分析數(shù)據(jù)時參考。

1. CNV的解讀原則：（1）考慮基因組失衡區(qū)間 的大小。從原則上講，基因組失衡的區(qū)間越大，越可能有臨床意義。但人類基因組中也有一些大于1 Mb的非致病性失衡；一些很小的CNV涉及關鍵基因或關鍵基因的一部分，也可能為致病性失衡。 （2）考慮所包含及鄰近的基因及數(shù)目。從原則上講，失衡區(qū)域包含的基因越多，越可能有臨床意義。 但包含基因的功能及致病性更為重要。在基因組中已經揭示一些非編碼區(qū)域有重要的調控元件，也可能有重要的臨床意義。（3）與數(shù)據(jù)庫資料進行比較。如：DECIPHER(https ://decipher. sanger. ac. uk/ )、 DGV ( http：//dgv. tcag. ca/dgv/app/home ) 、ClinVar (http://www. ncbi. nlm. nih. gov/clinvar/)、本地數(shù)據(jù)庫（local database）和統(tǒng)一的中國人群CNV數(shù)據(jù)庫等。正常人群中出現(xiàn)類似的CNV變異越多，顯示其臨床意義良性的可能性就越大，但并不是在正常人群中出現(xiàn)過的變異就一定沒有臨床意義。（4）一般缺失比重復更有臨床意義?；蚪M中也有一些三倍劑量敏感基因（triplosensitivity)具有肯定的致病性。 （5）新發(fā)（de novo）變異比父母傳遞下來（inherited） 的變異更可能具有致病性。但從正常父母傳遞下來的變異不一定沒有臨床意義；從患病的父母一方傳遞下來的變異也不一定致病，需要根據(jù)變異區(qū)域的劑量、大小、基因及數(shù)據(jù)庫資料綜合分析。

2. CNV分類：依據(jù)ACMG指南，建議將CNV分成三大類5級，分類的基本原則如下：（1）致病性CNV：—段缺失或重復與一個已報道的微缺失/微重復綜合征致病區(qū)域在位置和大小上匹配，或缺失中包含因單倍劑量不足（haploinsufficiency）而致病的基因或基因的一部分，或重復中包含三倍劑量敏感基因的全部（有關單倍劑量不足和三倍劑量敏感基因可査詢 ClinGen 網站 http ://www. ncbi. nlm. nih. gov/.projects/dbvar/clingen/。另外涉及多個基因的大片段缺失（通常遠大于1 Mb)或重復也為致病性， 特別是新發(fā)變異。因不完全外顯、表現(xiàn)多樣等原因， 相同致病類CNV并不一定導致相同的臨床表型。（2）可能致病性CNV (90%致病可能）：一段缺失或重復與一個已報道的致病性缺失或重復有部分重疊，或涉及可疑但并未在疾病致病機制中證實的基因，或涉及的基因雖有支持單倍劑量不足或三倍劑量感的證據(jù)，但不足以得出肯定結論。（3）臨床意義不明性CNV( VUS)：此類變異不符合致病條件也不符合良性條件，文獻報道中的結論尚未一致，暫沒有足夠的證據(jù)做肯定的分類。（4）可能良性 CNV：含有基因的變異在正常人群中多次發(fā)生，但發(fā)生率未達1%。（5）良性CNV：涉及的CNV在DGV數(shù)據(jù)庫或內部數(shù)據(jù)庫中的發(fā)生率>1%；或該CNV已在多個同行審議的出版物或經審校的數(shù)據(jù)庫（如ClinVar)中報告為良性；或正常人群中有發(fā)生，但不到1%的發(fā)生率，CNV不包含任何基因或重要的基因組成部分。

3. AOH的解讀原則：AOH大致有3種起因：（1）血源同一（identity by descent，IBD)：這是由于父母是遠親關系。在基因組中表現(xiàn)為小的A0H分散在少數(shù)幾條染色體上面。（2 ）近親關系 (consanguinity)：這是由于父母親緣關系較近。在基因組中表現(xiàn)為許多染色體上有較大的AOH片段， 純合區(qū)總和在基因組中所占比例可以反映親緣關系的程度：25%左右的比例提示一級親緣關系，12. 5% 左右的比例提示二級親緣關系，6. 25%左右的比例提示三級親緣關系。雖然這些AOH本身不致病，但會增加隱性遺傳病的發(fā)生風險[11]。對于近親關系也需要做好檢測前后的咨詢。（3）單親二倍體 (uniparental disomy, UPD)：這是一類特殊的遺傳現(xiàn)象，是指某一染色體的兩個拷貝均來源于父親或母親。包含異單親二倍體（heterodisomy）和等單親二倍體（isodisomy)兩種情況。CMA只能檢測出等單親二倍體。由UPD引起的A0H—般只發(fā)生在一條染色體上面，有時整條染色體表現(xiàn)為A0H，有時因異單親二倍體和等單親二倍體發(fā)生在同一染色體上，A0H表現(xiàn)為區(qū)域性（segmental UPD) 。已知第 6、7、11、14、15及20號染色體有印跡致病基因[12]， 當A0H發(fā)生在這幾條中的一條染色體（較大可能性為UPD)時，該A0H可分類為可能致病，需進一 步證實是UPD，并結合臨床表征進行分析[3]。

對于報告AOH，除了第三類AOH中提到的發(fā)生在第6、7、11、14、15及20號染色體上的AOH歸 屬可能致病外，其他AOH臨床意義&不明確，應結合臨床表型，尋找隱性致病基因外顯的可能。

1. 實驗室報告的標準：每個實驗室根據(jù)自己的規(guī)定報告分類后的CNV/AOH。實驗室可以選擇不報告良性甚至可能良性CNV。實驗室報告中對每 一個CNV，應包含以下信息：（1）細胞遺傳學定位（染色體編號和細胞遺傳學條帶名稱）；（2）劑量：例如拷貝數(shù)重復及重復的次數(shù)和（或）缺失及缺失的拷貝數(shù)結果，特別表明男性X或Y染色體上一個 拷貝數(shù)缺失導致的0拷貝結果；（3）指定的基因組版本下的CNV大小與坐標。

參考模板：人類細胞遺傳學命名國際系統(tǒng) (ISCN)的標準寫法[13]：

Arr【hgl9】7qll. 22(70133271-70201544)xl

另外CNV還需要用通俗的方式描述出來，參考格式如表1。

2. 特殊情況下的報告：（1）隱性遺傳基因的攜帶狀態(tài)。在此類情況下，可能有必要建議對該疾病做進一步的分子檢測，若未確認有第二個突變，此CNV對所患疾病無診斷價值，但是被檢測者為隱性致病基因的攜帶者。（2）報告成年發(fā)病者癥狀發(fā)生前或未確診疾病的突變狀態(tài)。某些CNV盡管與患者就診原因無關，但可能對尚未發(fā)生或臨床上未檢測到的疾病具有明確的診斷價值（例如涉及Y染色體上AZF區(qū)的基因缺失引起的男性不育），遵照 ACMG指南，建議報告出此CNV，以指導就醫(yī)。個別實驗室可能希望對特定疾病采取不予報告，但應在實驗室報告中申明。

1. 檢測前遺傳咨詢：臨床醫(yī)生在開具CMA檢查前，應對監(jiān)護人詳細告知檢測方法、芯片類型、可檢測的疾病、可能出現(xiàn)的檢測結果。

2. 針對檢測報告的遺傳咨詢：臨床醫(yī)生需針對報告結果給家屬提供準確的遺傳咨詢：（1）基因型與表型的關系，疾病的遺傳方式：將已報道的攜帶類似CNV的患者主要表型與先證者進行對比，了解基因型與表型的關系；從CNV的來源，以及數(shù)據(jù)庫等綜合信息判斷，解釋先證者CNV的類型。（2）再發(fā)風險以及其子代的發(fā)生風險評估：根據(jù)CNV是否來自父母，或源于父母的染色體平衡易位，評估再發(fā)風險根據(jù)CNV的類型，評估先證者子代的發(fā)生風險。（3）疾病的自然進程以及必要的預防性措施： 對已報道的類似CNV攜帶者文獻進行回顧，將此類 患者的疾病進程，可能出現(xiàn)的疾病風險，以及應采取的預防措施告知監(jiān)護人。（4）產前診斷的方法：對已知的致病性CNV，告知可通過何種方法進行產前診斷及不同方法的優(yōu)缺點。（5）先證者確診對家族中其他成員的影響，是否有必要對家族中其他成員進行遺傳學檢測，為家族中可能的攜帶者進行遺傳咨詢和必要的遺傳學檢測。

(余永國 沈亦平 執(zhí)筆）

參與本共識審定人員（以姓氏拼音為序）：廣西婦幼保健院兒童內分泌遺傳代謝科（陳少科）；上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院兒童內分泌/遺傳科（范燕潔、顧學范、韓連書、邱文娟、葉軍、余永國、張惠 文）；首都醫(yī)科大學附屬北京兒童醫(yī)院兒內分泌遺傳代謝中心 (鞏純秀）；華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院兒科（羅小平）； 北京協(xié)和醫(yī)院兒科（邱正慶）；上海交通大學醫(yī)學院附屬上海兒童醫(yī)學中心遺傳科（沈亦平）；湖南省婦幼保健院遺傳研究室（王華）；北京大學第一醫(yī)院小兒神經內科（王靜敏）；中南大學湘雅醫(yī)院產科 (鄔玲仟）；南京市婦幼保健院產前診斷中心（許爭峰）；中日友好醫(yī) 院兒科（張知新）

參與本共識討論人員（以姓氏拼音為序）：廣西婦幼保健院兒童內分泌遺傳代謝科（陳少科）；上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院兒童內分泌/遺傳科（范燕潔、顧學范、韓連書、邱文娟、葉軍、余永國、 張惠文、梁黎黎）；首都醫(yī)科大學附屬北京兒童醫(yī)院兒內分泌遺傳代謝中心（鞏純秀、吳迪）；北京大學第一醫(yī)院小兒神經內科（姜玉武、 王靜敏）；華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院兒科（梁雁、 羅小平）；上海交通大學附屬兒童醫(yī)院內分泌科（李嬪）；廣州市婦女兒童醫(yī)療中心內分泌代謝科（劉麗）；復旦大學附屬兒科醫(yī)院內分泌與遺傳代謝科（羅飛宏）；中國醫(yī)科大學附屬盛兒?？?(麻宏偉）；上海交通大學醫(yī)學院附屬上海兒童醫(yī)學中心遺傳科 (沈亦平）；南京醫(yī)科大學附屬南京兒童醫(yī)院內分泌科（石星）；溫州 市中心醫(yī)院婦產科（唐少華）；湖南省婦幼保健院遺傳研究室 (王華）；上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院兒內科（王偉）；南京市婦幼保健院產前診斷中心（許爭峰）；中日友好醫(yī)院兒科（張知新）

參考文獻

[1]Lee C，Iafrate AJ, Brothman AR. Copy number variations and clinical cytogenetic diagnosis of constitutional disorders [ J ].Nature genetics, 2007, 39(7 Suppl) ： S48-54. DOI： 10. 1038/ ng2092. 

[2] Miller DT, Adam MP, Aradhya S, et al. Consensus statement： chromosomal microarray is a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental disabilities or congenital anomalies [J]. Am J Hum Genet, 2010, 86 (5)： 749-764. DOI： 10. 1016/j. ajhg. 2010.04.006.

[3] Dawson AJ, Chernos J, McGowan-Jordan J, et  al. CCMG guidelines ： prenatal and postnatal diagnostic testing for uniparental disomy[J]. Clin Genet, 2011, 79 (2)： 118-124. DOI： 10. 1111/j. 1399-0004. 2010. 01547.x.

[4] Palmer EE, Peters GB, Mowat D. Chromosome microarray in Australia ： a guide for paediatricians [ J ]. J Paediatr Child Health， 2012,48 (2): E59-67. DOI： 10. 1111/j. 1440-1754. 2011.02081.x.

[5 ] Manning M， Hudgins L. Array-based technology and recommendations for utilization in medical genetics practice for detection of chromosomal abnormalities [ J ]. Genet Med, 2010, 12(11) ： 742-745. DOI： 10. 1097/GIM. 0b013e3181f8baad.

[6] Cooley LD, Lebo M, Li MM, et al. American College of Medical Genetics and Genomics technical standards and guidelines ： microarray analysis for chromosome abnormalities in neoplastic disorders[J]. Genet Med, 2013, 15(6)： 484-494. DOI： 10. 1038/gim.2013.49.

[7] Baldwin EL, Lee JY, Blake DM, et al. Enhanced detection of clinically relevant genomic imbalances using a targeted plus whole genome oligonucleotide microarray [ J ]. Genet Med, 2008 , 10 (6) ； 415429. DOI： 10. 1097/GIM. 0b013e318177015c.

[8] Thuresson AC, Bondeson ML, Edeby C, et al. Whole-genome array-CGH for detection of submicroscopic chromosomal imbalances in children with mental retardation [ J ]. Cytogenet Genome Res, 2007, 118(1)： 1-7. DOI： 10.1159/000106434.

[9] Lu XY, Phung MT, Shaw CA, et al. Genomic imbalances in neonates with birth defects ： high detection rates by using chromosomal microarray analysis[J]. Pediatrics, 2008 , 122(6)： 1310-1318. DOI： 10. 1542/peds. 2008-0297.

[10] Kearney HM, Thorland EC, Brown KK, et al. American College of Medical Genetics standards and guidelines for interpretation and reporting of postnatal constitutional copy number variants. [ J ]. Genet Med, 2011, 13(7)： 680-685. DOI： 10. 1097/GIM. 0b013e3182217a3a.

[11] Wang JC, Ross L, Mahon LW, et al. Regions of homozygosity identified by oligonucleotide SNP arrays： evaluating the incidence and clinical utility[J]. Eur J Hum Genet, 2015, 23(5) ： 663- 671. DOI： 10. 1038/ejhg.2014. 153.

[12] Yamazawa K, Ogata T, Ferguson-Smith AC. Uniparental disomy and human disease ： an overview [ J ]. Am J Med Genet C Semin Med Genet, 2010, 154c(3) ： 329-334. DOI： 10. 1002/ajmg. c. 30270.

[13] Shaffer LG, McGowan-Jordan J, Schmid M. ISCN 2013： an international system for human cytogenetic nomenclature (2013) [M]. Basel：Karger Medical and Scientific Publishers, 2013.

(收稿日期:2016-03-20)

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