三代试管婴儿技术的基础之一细胞遗传学

 试管婴儿的核心技术是PGT，其中一个重要的适应症是用于针对单基因遗传病和染色体异常的情况。细胞遗传学是研究染色体及其在遗传中作用的学科，科学家利用各种方法来分析染色体，以研究与疾病有关的染色体异常、染色体在性别决定中的作用以及染色体在进化过程中的变化。细胞遗传学领域起源于20世纪初，当时科学家们意识到染色体是基因的物理携带者。与其他科学一样，细胞遗传学家根据他们对染色体运动在有丝**和减数**过程中的详细观察所得出的结果来构建遗传染色体理论。这一创新性理论基于细胞学家对染色体行为的理解，可以解释孟德尔的遗传原理。

          
    在细胞遗传学的早期阶段，科学家们很难鉴别单个染色体，但多年来，他们不断改进染色体的保存和染色条件，以达到目前临床细胞遗传学所需的标准。直到1955年，人类染色体数目才得以确立。在现代的许多检测中，中期染色体通常采用产生独特条纹模式的染色剂进行处理，然后将染色体对排列成标准的核型形式。在同一物种的成员中，核型非常一致，这使得细胞遗传学家能够检测与疾病状态和发育缺陷相关的染色体数目和结构的各种变异。正常人的核型包含22对常染色体和一对性染色体。非整倍体或染色体数目的变化在核型中很容易检测到。在人类中，大多数非整倍性是致命的，因为它导致基因表达的失衡。然而，21三体综合征，即唐氏综合征，在对高龄女性进行产前筛查时经常被发现，这是一个明显的例外。当然，人类还可以容忍性染色体的非整倍性，这可能是因为X染色体失活能够使X连锁基因维持接近正常的表达水平。除了染色体数目的变化外，核型还可以揭示染色体结构上更微小的变化。事实上，染色体的正常条纹模式提供了一种“条形码”，可以转化为染色体图。细胞遗传学家可以利用这些染色体图上的坐标或图像来识别位于DNA碱基内的结构异常，包括缺失、重复和易位等。
    常见的染色体异常在过去几十年中，基于荧光原位杂交（FISH）的方法已经将细胞遗传学转变为分子科学，并为细胞遗传学家提供了一种工具。在FISH程序中，通过对染色体上的特定DNA序列进行标记，DNA探针或RNA探针与其在染色体上的互补序列发生杂交。由于在同一实验中可以使用多个探针，每个探针都标记有不同的荧光染料，因此FISH实验通常会产生丰富多彩的结果。靶向的DNA序列可以包括单个基因或分布在染色体上的基因集合。现在，在临床细胞遗传学中，FISH程序经常被采用，频谱核型分析提供了患者细胞中发生的染色体异常的概述。