染色体异常是导致胎儿发育迟缓、畸形、死胎和其他遗传性综合征的根本原因。产前诊断致力于早期发现和预防上述遗传病，以提高人口素质。20世纪70年代以来，染色体G显带核型分析技术是染色体病诊断和产前诊断的"金标准"，但其耗时长、分辨率低。为克服上述缺点，微阵列比较基因组杂交(ACGH)技术应运而生，该方法无论从检测速度、自动化程度、覆盖面和分辨率方面均较传统细胞遗传学方法有极大程度的提高。笔者拟就ACGH在产前诊断中的应用及其发展前景，综述如下。
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染色体异常是导致胎儿发育迟缓、畸形、死胎和其他遗传性综合征的根本原因，产前诊断致力于早期发现、预防这些遗传病，以提高人口素质。自20世纪70年代以来，染色体G显带核型分析技术是染色体病诊断和产前诊断的"金标准"，但该方法结果获取时间相对较长，通常为2～3周，可增加受检者及其家属的心理负担。目前，荧光原位杂交(fluorescencein situ hybridization, FISH)，荧光定量聚合酶链反应(quantitative fluorescent polymerase chain reaction，QF-PCR)和多重连接介导的探针扩增(multiplex ligation-dependent probe amplification，MLPA)等技术在产前诊断中的应用逐渐增多，并已作为传统染色体检测的辅助诊断方法用以识别部分常见染色体非整倍体畸变[1,2,3,4,5]。但上述技术必须针对已知的目的待检片段预先设计探针才能进行检测，如果对畸变区域未预先设计探针，则无法发现该部分畸变。此外，上述技术还无法进行全基因组基因检测。比较基因组杂交(comparative genomic hybridization，CGH)技术虽然可以进行全基因组染色体分析，能检测染色体的非整倍体、缺失、复制和扩增等，但其分辨率仅为5～10 Mb[6,7]，无法识别染色体亚显微结构的重排。微阵列比较基因组杂交(array comparative genomic hybridization，ACGH)技术的出现，克服了以上各检测方法的缺点，该技术集合FISH与CGH的优点，无论从速度、自动化程度、覆盖面和分辨率方面，都较传统细胞遗传学检测方法有很大程度提高，得到临床广泛应用和关注。笔者拟就ACGH在产前诊断中的应用及其研究进展，综述如下。
ACGH是一种检测基因非平衡易位的高分辨率基因分析技术，应用于肿瘤、血液病、遗传病、产前诊断、胚胎植入前遗传学诊断等众多领域。过去十多年，对ACGH在染色体畸变诊断方面的研究结果显示， 10%～20%胎儿发育迟缓及多发性先天性畸形可被ACGH检测出有亚显微结构的染色体畸变，ACGH在产前诊断中的染色体畸变检出率范围为1.3%～16.0%[8,9]。
ACGH选择DNA特殊片段作为靶点，将其固化在载体上，形成密集、有序的分子微阵列。该技术优点为无需制备中期染色体和高分辨率，并且能根据不同要求，设计成不同的芯片杂交靶点。根据芯片检测范围的不同，可将芯片分为全基因微阵列和靶标微阵列；根据芯片上DNA的来源不同又可将芯片分为细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome, BAC)芯片，P1派生人工染色体(P1-derived artificial chromosome, PAC)芯片(75～200 kb)、端粒芯片(30～40 kb)、福斯质粒芯片(40～50 kb)及寡核苷酸芯片(25～85 mers)等[10]。
ACGH目前在产前诊断中主要应用于发生染色体畸变高风险孕妇的染色体检测，如年龄>35岁、血清学及超声检查结果提示胎儿异常、细胞培养失败、有染色体异常家族史或者染色体G显带核型分析结果异常的孕妇。
ACGH采用与待测标本等量的相同性别的健康人DNA或健康男性、女性混合DNA作为参照DNA，利用Cy3和Cy5荧光素分别对参照DNA和待测DNA进行标记后，再与选定的微阵列芯片进行杂交。通过检测2种荧光素的比率，了解待测标本基因拷贝数变异(copy number variations，CNV)。待测标本中若存在染色体重复区域则荧光信号呈红色(Cy5/Cy3>1)，若存在染色体缺失区域则呈绿色(Cy5/Cy3<1)，若存在2种标本染色体片段数目相等区域则呈黄色(Cy5/Cy3＝1)。因此，通过比较各染色体沿长轴方向2种荧光信号的颜色和相对强度，便可判断染色体CNV变化。一些国际数据库可提供大量CNV与表型的关联信息，根据该信息可以对筛查出的CNV进行鉴别。
ACGH在产前诊断中常采用羊水穿刺、绒毛膜穿刺以及脐静脉穿刺方法，从羊水、绒毛膜及脐血中获取胎儿细胞，并将其作为待测组。再以正常个体获取的外周血细胞作为对照组。采集胎儿样本同时，应常规采集及分析孕妇及其配偶的血液样本。该措施一方面可以判断检测出的胎儿CNV来源系遗传(父母)或新生，以便于分析CNV结果，得出更为准确的产前诊断结论；另一方面可以判断所提取的样本是否被母体细胞所污染。使用DNA试剂盒提取待测组及对照组标本高分子量的基因组DNA，然后使用PCR技术对胎儿DNA进行母体细胞污染测试，若测试结果显示无污染，则对2组样本DNA进行标记。为防止待测基因组DNA的重复序列影响杂交结果，用Cot2l DNA封闭DNA的重复序列，将标记产物与Cot2l DNA混合、变性和预热褪火后，与微阵列芯片杂交，多次洗脱未与微阵列靶标特异性结合的DNA，最后对杂交结果进行扫描，并使用电脑软件进行分析，得出CNV的结果。
通过分析检测出来的CNV的来源、大小、所包含基因及其功能以及CNV数据库中有关该畸变的信息，对CNV结果进行分析解释，并可以把CNV分为病理性CNV、良性CNV和临床意义不明的CNV 3类。新生、罕见、相对较大、含有临床相关基因及与已确定的综合征有关的CNV常被划分为病理性CNV；遗传自健康双亲，或者普遍存在于正常人中未表现出病理学表型的CNV被定义为良性CNV。除上述两者，其余CNV被认为为不确定临床意义的CNV。
为了避免ACGH检测结果存在假阴性、假阳性的可能，还可进行确认实验，一般采用互换标记荧光素方法，即两组DNA交换荧光素颜色标记再进行检测，或者在提示异常的染色体区域使用包含更多DNA片段的芯片再次检测，也可以采用FISH技术、定量PCR技术进行确认。但由于造价问题，确认实验常用于科学研究，临床应用较少见。
近些年来，ACGH作为一种新兴技术，逐渐应用于妇产科，包括妇科肿瘤的诊断、产前诊断及胚胎植入前的诊断等。ACGH最大的优点是分辨率高，能识别200 kb以下的微缺失及复制，而这些是传统染色体G显带核型分析无法做到的。不同ACGH技术平台分辨率不同，ACGH的分辨率可根据微阵列长度、所含DNA的数目、在染色体上的分布及特殊染色体CNV的扩增程度来决定。微阵列长度越短、所含DNA数目越多、在染色体上的分布越均匀、特殊染色体CNV的扩增程度越大，分辨率越高。微阵列中DNA特殊片段大小不一，既有小到25～ 85 bp的寡核苷酸，也有大到80～200 kb的BAC[11,12,13]。微阵列中寡核苷酸阵列分辨率大概为几个碱基对大小，而BAC阵列分辨率则可达几千个碱基对大小。
另外，ACGH仅需极少量的DNA就能提供快速、高流通量的基因分析，可全面描述基因异常疾病中染色体的微缺失及复制，这使ACGH成为产前诊断中非常重要的辅助诊断工具。而且ACGH可利用全基因扩增技术对极小的DNA进行扩增，仅需要几微克DNA，故不需进行细胞培养而直接对羊水细胞进行分析，这将极大缩短报告获取时间，仅为1～2 d。而传统染色体G显带核型分析时间耗费长，仅细胞培养操作就需要10～14 d，并且不排除培养失败的可能，因此报告获取时间一般为2～4周，这无疑加重了孕妇及其家属等待产前诊断结果时产生的焦虑情绪。
ACGH与传统染色体G显带核型分析相比，对一定水平的嵌合体诊断而言，更有优势。传统的染色体G显带核型分析需要技术人员目测数目较多的细胞，才能正确诊断出嵌合体，因此该技术相对ACGH有更多人力需求及技术经验要求。另外，染色体G显带核型分析需要进行细胞培养，培养过程中异常核型的细胞处于竞争劣势，不宜培养，可导致细胞培养后的嵌合体细胞水平较低甚至无法检测，并且培养过程中可能发生基因突变，导致检测结果不准确。但也有研究使用传统染色体G显带核型分析与ACGH对染色体畸变进行检测，得出ACGH不能识别嵌合体的结论。究其原因，可能是由于染色体G显带核型分析结果存在假阳性，或者嵌合体水平较低，未被识别所致。Fiorentino等[14]在2011年对ACGH在产前诊断中的应用进行了前瞻性研究结果显示，ACGH可以检测出低至10%水平的嵌合体。
目前，ACGH的临床应用尚具有一定局限性。ACGH是通过检测患者和对照组CNV的变化来发现异常，因此不能检测出无CNV变化的平衡易位、倒位等染色体畸变。但上述畸变一般被认为是染色体多态性的表现，常常不具有致病性，而且使用传统染色体G显带核型分析发现的平衡重组有时可被ACGH证实为非平衡重组，常伴随一定的微缺失及复制，这是传统染色体G显带核型分析无法发现的。
值得关注的是，目前对于CNV的表型效应还知之甚少，使用高分辨率ACGH技术所检测到的CNV存在不确定临床意义的CNV类型，可为基因咨询及ACGH检测结果分析造成困难。很多时候即使知道双亲样本，仍然有可能无法解释胎儿CNV结果，这使孕妇及其家属对是否继续妊娠难以做出决定，也加重患者及其家属的心理负担。这也是ACGH能否作为产前诊断辅助方法常规用于临床的一大挑战。有研究结果显示，不确定临床意义的CNV占CNV总数的0.5%～1.0%[15,16,17]。所以扩大和共享基因型-表型CNV数据库尤为重要。有关不确定临床意义的CNV研究的不断深入，会进一步丰富CNV图谱，并有更多的CNV上报至CNV公共数据库，能快速加深对于CNV的认识，并提高对ACGH结果的解释能力。此外，随着数据的收集及分子遗传学的发现和表型的相互关联，病理性及良性CNV发现率会逐渐增高，而不确定临床意义的CNV比例会随之逐渐降低甚至消失。此外，ACGH包括全基因芯片和靶标基因芯片，而使用靶标基因芯片既能最大程度提高基因畸变检出率，又能避免不确定临床意义的CNV的检出。
总而言之，ACGH作为一项新技术，应用于产前诊断具有较大发展前景。ACGH不仅能够检测染色体的亚显微结构异常，而且能快速和自动化检测样本，节省大量人力和时间，并且随着该技术的不断发展，更多来源的芯片应用于ACGH中，其分辨率也将会随之得到不断提高，上述优点均是其他分子遗传学技术所不能比拟的。虽然ACGH尚存在很多缺点，但均可在不断的深入研究和实际应用中逐渐完善，相信ACGH在不远的将来可以作为常规产前诊断辅助检查方法应用于所有孕妇，而不仅仅是用于超声检查、血清学或染色体G显带核型分析检查结果显示异常的孕妇。
