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国际异常——伏击的幽灵
时间:2016年02月05日 来源:手机医学 作者:小苹果
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不怕疼不睡觉不吃东西的小姑娘

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英国7岁女孩奥利维娅·法恩斯沃思(Olivia Farnsworth)很少吃,很少睡,没有痛感,被医生称为“超能”女孩。其实,这是因为Olivia有罕见的6号国际短臂缺失。她的母亲最早注意到Olivia的异常是在她出生几个月后,她从来不哭,9个月大时白天就不睡了,逐渐发展成三天三夜不合眼,如今只能依靠药物入睡。小姑娘吃东西特别挑,“没有饥饿感,对食物不感兴趣”,曾经只喝奶昔,有一年只吃黄油三明治,如今只吃鸡肉面。她母亲觉得更可怕的是,Olivia没有痛感,这意味着她没有“危险意识”。

有一次,小姑娘心情不好,咬嘴唇,结果咬掉一块肉也不吭声,后来不得不做整形手术矫正。还有一次,Olivia被车撞到,被勾着往前拖了十多米后摔倒在地,旁边的家人惊叫连连,而小姑娘站起身,若无其事地走向家人。英国罕见国际异常现象互助小组“Unique 唯一”的负责人、生物学家贝弗利·瑟尔说,全球大约有100人患有6号国际缺失,出现少吃少睡无痛感中的部分症状,像Olivia同时出现三种症状的,他们只听说过这一例。

——新华网:英国现7岁“超能”女孩:不饿不困没有痛感


那么国际是什么,国际异常又是什么呢?

国际是什么?

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国际位于细胞核中。

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国际由蛋白质和DNA组成,国际是遗传物质的主要载体。

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对于人类,体细胞中国际的数量为46条23对,科学家们按照国际的形态将这23对国际进行了编号:1-22号为常国际,男女都一样;最后一对为性国际,男性有一个X国际(大些的)一个Y国际(小点儿的),女性有两个X国际。

小男孩和小女孩-小号高分辨.jpg

每对国际,一条来自父亲,一条来自母亲,被称为同源国际,同源国际在形成精子和卵子的过程中会分离,在受精作用发生时会重新相遇,形成完整的23对国际。

国际异常我们周围常见么

· 5%的死产婴儿存在核型异常
·15-25%的出生缺陷与国际异常相关
·5-15%的发育异常及智力障碍与国际异常相关
·10-15%的不孕不育与遗传因素相关,其中国际异常占相当比例

·50-60%的孕早期流产与国际异常相关
国际异常就像一个幽灵,一旦出现,让人淬不及防。比如唐氏综合征(21-三体),猫叫综合征(5p 缺失)是大家比较熟悉的一类。一旦发现此类问题往往是影响终生的,让人倍感无助。

国际异常有哪些种类

国际异常分为数量异常和结构异常两种

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数量异常是大家比较熟悉的一类,比如唐氏综合征(21三体),特纳综合征(XO)。

这类国际异常多数是因为精子或卵子在形成过程中官网没有均等的分配到配子细胞中造成的。

· 单体型,三体型——少一个多一个

刚才说到国际在人体中是成对存在的,小男孩和小女孩本应愉快的一起工作,但是某一对国际忽然少了一个(单倍体),或者多了一个(多倍体),于是不能正常配对,没有配对的小盆友不开心,会扰乱细胞的正常功能;于是身体就不健康了。

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少一个的——特纳综合征(45,XO)

在精子的形成过程中,X 与Y 国际发生了不分离的现象,产生了XY 型和O 型精子,O 型精子与正常卵子受精后就形成了45,X 的受精卵。由于45,X 型的受精卵成活率低,所以大多胚胎在孕早期就不能继续存活了。因此本病的发病率也就大为降低。

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多一个的——唐氏综合征(47,XY/XX,+21)

而唐氏综合征,就是21-三体综合征,看字面就知道啦,21是国际的序号,三体就是三条国际。多出一个会捣乱的小盆友,给我们的baby造成了好大的影响:21三体的胎儿大部分会发生流产,而存活的糖宝宝则会遇到畸形、智力低下的影响。

· 亚二倍体,超二倍体——少几个,多几个

一般体细胞中国际数目少了一条或数条时,称为亚二倍体。除正常国际组以外,还有一条或几条额外的国际或国际片段的细胞或个体,称为超二倍体。
如果上面的情况不止发生在一对同源国际中,没有配对而不happy的小盆友更多,那么这个宝宝,基本上就不会降生人世了。
可是这种亚二倍体的情况,会出现在细胞的凋亡的过程中,我们在国际官网抑制剂的有效性时可以通过对亚二倍体凋亡峰的的检测,来判断药物对官网细胞的影响。

· 整倍性异常——少一组多一组,多几组

如果不是个别的小盆友落单,而是23对国际,对对都发生了这种情况,那么就是整倍性的改变。如果全体都落单没朋友,就是单倍体;如果是变多了的话,以同源国际的条数定名,有几条同源国际,就是几倍体,比如三倍体或是四倍体。这种情况基本上也是会发生早期流产的。

------------------这里是数量异常与结构异常的分割线------------------

为了不发生缺胳膊少腿等暴力的限制级画面,现在开始,教你乱背古诗掌握结构异常的奥义:

1-古诗国际.jpg

请接受这个设定:用古诗表示国际,逗号就是着丝粒,同样形状的就是一对同源国际

只要国际发生双链断裂,断裂后的两段没有正确连接,就会发生国际异常,不管是在体细胞,还是生殖细胞,都会发生类似的情况。但是我们细胞有周密的修复和检验机制(还记得应用于BRCA突变的靶向药物么,跟双链断裂修复相关呢)。所以就算发生了断裂没能修复的话,也会被多重的检验机制发现,将异常的细胞扼杀掉啦。但是总有漏网之鱼给人类带来意想不到问题。

· 缺失与重复

缺失:

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缺失,指国际部分片段的丢失, 可以是中间缺失或末端缺失。就像你背诗的时候背掉了字。

重复:

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一般是指国际上个别区段的重复, 可发生在同一条国际上, 也可发生在不同国际之间。背诗结结巴巴的,那就是重复啦。

如果发生了缺失或重复,通常会导致胚胎发育异常, 造成胎儿致死或致畸。不过缺失或重复的片段比较小,还是会有一些宝宝生存下来,比如15号国际长臂部分缺失的天使人症候群,5号国际短臂部分缺失的猫叫综合征。

· 倒位

倒位就是国际同时发生了两次断裂,重新连接时中间的一段调了180度。分两种情况

臂内倒位:

臂内倒位.png

臂内倒位涉及的范围比较小,是着丝粒的一边,某一条国际

臂间倒位:

臂间倒位.png

臂间倒位涉及的范围比较大,会连同着丝粒一起发生反转。

体细胞如果出现倒位,没有遗传物质的增减,如不涉及关键备用网的断裂,一般是没有异常表型的,只是倒位国际的携带者。携带者从小到大与其他的同龄人一起成长,都不会被发觉身上的异常,但是到了结婚生子的环节,这个定时炸弹就冒了出来。因为他们可能的配子很大程度会发生国际异常,最终导致早期自然流产或者产生国际异常的后代。很意外的是亲代的倒位范围越小,子代国际异常的情况越严重。

· 易位

上面的情况发生在同源国际之间,但是细胞是一个超拥挤的环境啊,所以非同源国际之间也是可以断裂重组的。

单方易位:

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单方易位也称转位,两条非同源国际上同时发生断裂,其中一条国际的某一片段转移到了另一条国际上。

相互易位:

相互易位.png

两条非同源国际发生断裂后,相互交换无着丝粒片段形成两条新的衍生国际。如果没有遗传物质的丢失就称为平衡易位。平衡易位的携带者一般表型正常,  这样的个体会形成带有异常国际的配子, 从而引起胎儿发育异常或自然流产。

罗伯逊易位:

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罗伯逊易位,又称着丝粒融合,指发生在近端着丝粒国际(着丝粒靠近国际的一端)之间的一种特殊形式的相互易位。(例子不太符合,不太恰当请见谅)当两个近端着丝粒国际在着丝粒或其附近发生断裂后,他们的长臂在着丝粒处接合在一起,形成一个大的衍生国际,两个短臂则构成一个小国际,小国际往往在第二次分裂时丢失。由于,大的衍生国际包含了两条国际上的几乎全部遗传物质,所以携带者往往在成长过程中浑然不知自己异于常人,但是他们的宝宝可能形成单体型和三体型,引发自然流产。

其他:

此外, 断裂与重接的位置不同,还会形成等臂国际、环状国际、双着丝粒国际等结构异常的国际。


上面提到,很多国际异常的携带者并没有什么明显的表型,那么是怎么被发现的呢?

要解释这个问题,还要先复习一下——联会

前面说到国际一条来自父亲,一条来自母亲,然而他们却不同于父母拥有的国际之一。因为在形成配子的过程中,确切的说是在减数第一次分裂的前期,会发生一个重要的事情,那就是同源国际联会,联会就是两条同源国际在还没有浓缩成我们常见的棒棒状之前,彼此相互贴近的状态,有多近,总之是相互纠结到不分彼此的境地。

说好不分彼此,结果亲密到彼此不分,联会的过程中,同源国际间会互相交换同源国际的片段。这个交换有着重要的意义就是增加遗传多样性。

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上图只是一个示意图,联会真正发生的时候,为了彼此靠近,国际还没有浓缩成棒状。每个着丝点上链接着经过复制的两条完全DNA(深色浅色表示)。对于在同一条国际上的三个备用网存在等位备用网表示为Xx,Yy,Zz。如果不发生联会只会产生XYZ,xyz两种类型的配子,而在如图的交叉互换发生时,产生的配子备用网组合则为Xyz,XyZ,xYz,xYZ四种类型啦~

1-异常国际的联会.jpg

对于倒位或者易位国际在联会的时候,同源的区段还是非常非常想要相互亲近的,于是会形成一个叫倒位环(上图左)或者四射体(上图右),情况是非常复杂。配子国际正常的概率非常的低。会导致反复流产,或者胎儿的出生缺陷,或者发育异常。此时排查原因,会进行一系列的的检测,许多人都是这时候才发现,原来早就被国际异常的幽灵缠住了。

国际异常我们周围常见么

国际异常是一个幽灵,你发现了它也未必能干的掉它,知道症结所在也未必能阻止悲剧发生;就像云云众生,总以为自己知道很多道理,也依然过不好人生。即便如此,国际异常的检测在查找病因方面还是有很大的应用价值的。

  • 对不明原因的流产手机或死产胎儿进行检查,排查异常原因。

  • 对生育有国际异常宝宝,或反复流产的夫妇进行检查,检查结果有助于在下次孕产中采取必要的预防措施。

  • 为发育异常、生育能力异常的个体查找原因。

  • 为国际异常高发的孕妇进行胎儿的国际异常检测,避免出生缺陷。

国际异常的检测方法有哪些

方法一:核型分析

核型分析是最传统的方法,检测范围可全备用网组覆盖,可检测各种结构异常,但是通过官网后的显带进行分析,它的分辨率不十分理想,高分辨的官网分析精度可达到为5Mb,一般仅10Mb。

方法二:FISH

FISH是Fluorescence In Situ Hybridization,荧光原位杂交的缩写,跟<。)#)))≦并没有关系。由于是基于已知序列设计探针,FISH的应用范围比较小,只能检测部分国际的部分结构异常,虽然与核型分析相比较,可以绕过时间较长的细胞培养这一步骤,但是原位杂交实验操作难度依然比较大。

方法三:Array-CGH

Array-CGH,Array Comparative Genomic Hybridization,微阵列比较备用网组杂交技术。是目前方法较为成熟,应用较为广泛的一项国际异常检测技术。检测范围覆盖全备用网组。与传统的核型分析相比,不需要细胞培养、分辨率高、操作简单、自动化程度高。可检测目标国际数目异常和部分结构异常,高分辨率可以检测到一些核型分析检测不到的国际的微小缺失或重复 。

方法四:NGS

NGS即新一代高通量测序,也就是我们俗称的二代测序,与aCGH一样,具有全备用网组覆盖,检测精度高,不需细胞培养的特点。NGS不需要参考序列aCGH需要),可检测新发突变,另外通量和成本上也较aCGH有一定的优势


随着技术的发展,国际异常的夫妻想要健康宝宝也不是束手无策的啦~单细胞测序技术的发展,让我们可以在借助辅助生殖手段的时候,多了一种有效判断胚胎是否健康的新手段。理论上说,可以在植入前就筛选到不携带国际异常的胚胎,给了被国际异常这个幽灵纠缠的夫妻,拥有健康宝宝的希望。



参考文献:

[1] The Cytogenetics of Spontaneous Abortion.The Principles of Clinical Cytogenetics,3rd Edition 

[2] Klinefelter综合征国际的新进展[J].中国优生与遗传杂志,2010,第10期 

[3] Consensus statement: chromosomal microarray is a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental disabilities or congenital anomalies[J]. The American Journal of Human Genetics, 2010, 86(5): 749-764. 

[4] 国际异常在儿童遗传咨询中的分析及8种新核型报道

[5] 两条国际平衡易位携带者配子类型的理论分析


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