array CGH

 تکنیک array CGH

تاریخچه

• تکنیک CGH سنتی در دهه 1990 به عنوان یک روش برای شناسایی تغییرات تعداد نسخه در کروموزوم‌ها معرفی شد.
• با پیشرفت‌های تکنولوژیک در دهه 2000، امکان ساخت چیپ‌های ژنومی با پروب‌های بسیار کوچک و با دقت بالا فراهم شد. این پیشرفت به توسعه Array CGH منجر شد.
• این تکنیک به سرعت در بررسی‌های ژنتیکی، به ویژه در تشخیص سرطان، ژنتیک جنینی و بررسی اختلالات ژنتیکی در کودکان بکار گرفته شد.

array CGH

array CGH یا array comparative genomic hybridization یک روش سیتوژنتیک مولکولی است که برای تحلیل تغییرات تعداد کپی (CNV) نسبت به سطح پلوئیدی در DNA یک نمونه آزمایشی نسبت به یک نمونه مرجع، بدون نیاز به کشت سلول، استفاده می شود.

این تکنیک در ابتدا برای ارزیابی تفاوت های بین مجموعه کروموزوم های بافت عادی و توموری توسعه یافت و دقت بهتری نسبت به روش های تجزیه و تحلیل سنتی سیتوژنتیک مانند رنگ آمیزی گيمسا و هيبريديزاسيون فلورسانت در محل (FISH) دارد که محدود به قدرت بزرگنمایی میکروسکوپ است. این با استفاده از هيبريديزاسيون فلورسانت رقابتي به دست مي آيد.

 هدف از این تکنیک، مقایسه سریع و کارآمد دو نمونه DNA ژنومی که از دو منبع، که معمولاً نزدیک به هم هستند، حاصل شده اند، است. زیرا ممکن است که آنها شامل تفاوت هایی در زمینه افزایش یا کاهش تعداد کروموزوم های کامل یا مناطق زیرکروموزومی (بخشی از یک کروموزوم کامل) باشند.

نحوه عملکرد:

به طور خلاصه، این شامل جداسازی DNA از دو منبع قابل مقایسه، معمولاً یک منبع آزمایشی و یک منبع مرجع، با لیبله کردن هر نمونه DNA با فلوروفورها (مولکول های فلورسانت) در رنگ های مختلف (معمولاً قرمز و سبز)، دناتوراسيون DNA به طوري كه تك رشته باشد و هيبريديزاسيون دو نمونه حاصل در نسبت ۱:۱ به گسترش عادي فاز متافاز كروموزوم ها، كه نمونه هاي DNA لیبله به محل منشأ خود در آنها متصل خواهند شد.

 با استفاده از یک میکروسکوپ فلورسانت و نرم افزار رایانه ای، سپس سيگنال های فلورسانت با رنگ های مختلف در طول هر كروموزوم برای شناسایی تفاوتهای كروموزومي بین دو منبع مقایسه مي شود. شدت بالاتر رنگ نمونۀ آزمایش در یک منطقۀ خاص از یک كروموزوم، نشان دهنده افزایش مواد آن منطقه در نمونۀ مربوطه است، در حالی که شدت بالاتر رنگ نمونۀ مرجع، نشان دهنده کاهش مواد در نمونۀ آزمایش در آن منطقۀ خاص است. یک رنگ خنثی (زرد وقتی که برچسبهای فلوروفور قرمز و سبز هستند) نشان دهنده عدم تفاوت بین دو نمونه در آن مکان است.

کاربردها:

فقط قادر به شناسایی ناهنجاری های كروموزومي نامتعادل است. این به این دلیل است که ناهنجاری های كروموزومي متعادل مانند تبادل متقابل، وارونگی یا حلقه ای شدن كروموزوم ها تعداد كپي را تحت تأثیر قرار نمیدهد، که این چیزی است که توسط تکنولوژی های CGH شناسایی میشود. CGH با این حال، اجازه می دهد تا همۀ ۴۶ كروموزوم انسان در یک آزمایش و کشف حذف و تکثیر، حتی در مقياس میکروسکوپی كه ممكن است منجر به شناسایی این ژن ها برای بررسي بيشتر با ساير تكنيك هاي سيتولوژيك باشد. با استفاده از آرایۀ DNA همراه با تکنیک های CGH، شکل خاص تر aCGH (array CGH) توسعه یافت، که اجازه می دهد، اندازه گیری CNV به صورت لوکوس به لوکوس با دقت بالاتر، به پایین تر از ۱۰۰ كيلوباز صورت پذیرد.

بیشتر بخوانید:دستگاه دیجیتال pcr

سایر کاربردها:

• شناسایی تغییرات تعداد نسخه در ژنوم.
• تشخیص مواردی از سرطان که با تغییرات تعداد نسخه همراه است.
• بررسی اختلالات ژنتیکی در جنین‌ها و کودکان.
• تحقیقات پایه در ژنتیک و بیوانفورماتیک.

این تکنیک از آن‌جا که قادر به تشخیص تغییرات کوچک و دقیق در تعداد نسخه ژن‌ها است، یکی از ابزارهای قدرتمند در ژنتیک مدرن به شمار می‌رود.

تکنیک آرایه CGH شامل مراحل زیر است:

• اول، نمونه های DNA از منابع آزمایش و مرجع جداسازی، با رنگ های فلورسانت مختلف (معمولاً قرمز و سبز) برچسب زده و با مقادیر برابر با هم مخلوط میشوند.
• دوم، نمونه های DNA مخلوط به آرایه DNA هیبرید میشوند که شامل هزاران پروب DNA است که روی یک سطح جامد ثابت شده اند. پروب ها یا کلون های ژنومی (مانند BAC یا PAC) یا الیگونوکلئوتیدهای سنتزی هستند که منطقه های ژنومی خاص را نشان میدهند. پروب ها به ترتیب خاصی که با مکان کروموزومی آنها همخوانی دارد، مرتب شده اند.
• سوم، آرایه هیبرید شده با لیزر اسکن می شود و سیگنال های فلورسانت از هر پروب توسط یک تشخیصگر اندازه گیری میشوند. نسبت سیگنال ها از نمونه های آزمایش و مرجع، تعداد نسبی هر منطقه پروب در نمونه آزمایش را نشان میدهد. نسبت بالاتر به معنای افزایش ماده در نمونه آزمایش است، در حالی که نسبت پایین تر به معنای کاهش ماده در نمونه آزمایش است. نسبت متعادل به معنای عدم تفاوت بین دو نمونه است.
• چهارم، داده های اسکن آرایه توسط یک برنامه نرم افزاری تحلیل میشوند که نسبت سیگنال ها را به مقادیر تعداد کپی تبدیل و آنها را به صورت یک نمودار گرافیکی در طول کروموزوم ها نشان میدهد. این نمودار میتواند منطقه های CNV، مانند حذف، تکثیر، تقویت یا جابجایی، را در نمونه آزمایش نسبت به نمونه مرجع آشکار کند.

CNV

CNV ها یا تغییرات تعداد کپی، نوعی از ناهنجاری های ژنتیکی هستند که در آنها تعداد کپی یک ژن یا یک منطقه از کروموزوم از حالت طبیعی خود افزایش یا کاهش می یابد. این تغییرات ممکن است بر روی تمام ژنوم، یک کروموزوم، یک بازوی کروموزوم، یک باند کروموزوم، یا یک قطعه کروموزوم اتفاق بیفتند. CNV ها میتوانند در زمان تولید مثل، تکامل، پیری، و عفونت ها ایجاد شوند و ممکن است بر روی عملکرد ژن ها و سلول ها تأثیر داشته باشند.  CNVها مسئول برخی از بیماری های ژنتیکی مانند سندروم داون، سندروم دی جرج و بسياري ديگر هستند.

 CNV ها همچنین در بعضي از بيماريهای عصبي مانند آلزایمر، پارکینسون، اسکلروز جانبي آميوتروفيك (ALS)، اختلال دو قطبي (BPD)، و اختلال روان پريش (SCZ) نقش دارند. CNV ها همچنین در بعضی از بيماريهای خودایمن مانند لوپوس، آرتريت روماتوئید (RA)، نقش دارند.

مزایا و معایب array CGH به شرح زیر است:

مزایا:

• این روش قادر است با دقت بالا تغییرات تعداد کپی در کل ژنوم را شناسایی کند.
• این روش برای شناسایی علل عقب ماندگی ذهنی، ناهنجاری های مادرزادی، بروز برخی بیماری ها و حتی تشخیص پیش از تولد و پس از لانه گزینی مورد استفاده قرار می گیرد.
• این روش نیاز به کشت سلول یا کروموزوم های متافازی ندارد و می تواند از نمونه های خون، مایع آمنیون و سلول های جنینی استفاده کند.
• این روش سریع، خودکار و قابل تکرار است.

معایب:

• این روش قادر به شناسایی جابه جایی های کروموزمی متعادل نیست.
• این روش نمی تواند تغییرات نقطه ای ژن ها را تشخیص دهد.
• این روش ممکن است به بررسی نمونه خون والدین فرد بیمار نیاز داشته باشد تا بتواند تفاوت های طبیعی در تعداد کپی ژن ها را از تغییرات بالینی مربوط به بیماری تمایز دهد.

کلام آخر:

با پیشرفت تکنولوژی‌های جدید نظیر توالی‌یابی نسل بعدی (Next-Generation Sequencing یا NGS)، تکنیک‌هایی مانند Array CGH در حال ادغام شدن با این روش‌های جدید هستند، تا دقت و قدرت تشخیصی بالاتری ارائه دهند. انتظار می‌رود که با پیشرفت‌های آتی، تکنیک‌هایی نظیر Array CGH بتوانند تغییرات تعداد نسخه‌ی ژن‌ها را با دقت بیشتر و در سطح وسیع‌تری شناسایی کنند و در درمان‌های اختصاصی تر نقش کلیدی داشته باشند. مجموعه ماناتک، علاوه بر ارائه خدمات در زمینه فروش دستگاه های  PCR و ریل تایم PCR، در زمینه دستگاه های توالی یابی نیز به صورت تخصصی فعالیت می کند. برای دریافت مشاوره و خرید انواع دستگاه سکانس با کارشناسان ما در تماس باشید.