１ 犆 犖 犞 概述
１． １ 犆 犖 犞 的概念 ２ ０ ０ ４ 年， Ｉ ａ ｆ ｒ ａ ｔ ｅ和Ｓ ｅ ｂ ａ ｔ 各自所在 的 研究小 组 首次在人类基因组中描述了 Ｄ ＮＡ 片 段大小从 １ｋ ｂ 到几个 Ｍ ｂ 范围内拷贝 数 变 异 （ ｃ ｏ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒｖ ａ ｒ ｉ ａ ｐ ｙｎ ， ） 的存在 。 指大 小 从 到 范 围 ｔ ｉ ｏ ｎＣ ＮＶ Ｃ ＮＶ ｋ ｂ Ｍ ｂ ， 指的是在普通电子显微 内亚微观 （ Ｓ ｕ ｂ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｉ ｃ ｐ 镜所能分辨的范围 ） 片段拷贝数突变 ， 这些拷贝片段 的缺 失 、 复 制、 倒置等的变异都统称为 Ｃ ， 但不 ＮＶ ｓ 包括由转座子的插入和缺失引起的基因变异 （ 如０～ ６ｋ ｂＫ ｎＩ 重 复 ） 。 在 Ｒ ｅ ｄ ｏ ｎ 等 试 验 中 发 现， ｐ Ｃ ＮＶ 发生的 频 率 远 远 高 于 染 色 体 结 构 变 异 ， Ｓ Ｎ Ｐ ｓ 和Ｃ ＮＶ ｓ的变异分别与 ９ ０ ０ 和２ ４ ０ 个基因的活性变 化有关 ， 它在整个 基 因 组 中 覆 盖 的 核 苷 酸 总 数 大 大 超过 Ｓ Ｎ Ｐ 的总数
畜牧兽医学报 ２ （ ） ： ０ １ ０， ４ １ ８ ９ ２ ７ ９ ３ １
犃 犮 狋 犪犞 犲 狋 犲 狉 犻 狀 犪 狉 犻 犪犲 狋犣 狅 狅 狋 犲 犮 犺 狀 犻 犮 犪犛 犻 狀 犻 犮 犪
拷贝数变异及其研究进展
刘 欣， 王立刚 ， 王立贤
（ 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 ， 北京 １ ） ０ ０ １ ９ ３ 摘 要 ：拷贝数变异作为遗传变异的一种新来源在表型多样性和进化中起着重要作用 ， 引起了研究者广泛的兴趣 。 拷贝数变异 （ 是指大小从 ｋ ｃ ｏ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｃ ＮＶ） ｂ到 Ｍ ｂ 范围内亚微观 Ｄ ＮＡ 片段的变异 。Ｃ ＮＶ 在人类正 ｐ ｙｎ 常个体和许多模式动物中已经做了很多的研究工作 ， 并通过生物信息学和杂交的方法确定了 Ｃ Ｎ Ｖ 的区域 。 进一步 检测方法和研究进展方面对 Ｃ 研究发现拷贝数变异与疾病的致病机理有着密切 的 联 系 。 本 文 从 概 念 、 Ｎ Ｖ 进行了较 分析了目前 Ｃ 并对它在疾病和其他方面的前景做出一些展望 。 为全面的介绍与阐述 ， Ｎ Ｖ 研究存在的一些问题 ， 关键词 ：拷贝数变异 ； 遗传变异 ； 疾病 中图分类号 ： （ ） Ｑ ３ ４ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： ０ ３ ６ ６ ６ ９ ６ ４ ２ ０ １ ０ ０ ８ ０ ９ ２ ７ ０ ５
２ 犆 犖 犞 的检测方法
２． １ 全基因组范围内寻找 犆 犖 犞 目 前， Ｃ ＮＶ 的 检 测 方 法 主 要 有 ａ ｒ ｒ ａ Ｃ ＧＨ ｙ （ 、 ， 以及逐步发展 的新一 代直接 测 ａ Ｃ ＧＨ） Ｓ Ｎ Ｐ ａ ｒ ｒ ａ ｙ 序技术 ， 其中前两种主要基于芯片技术 。 比较基因组杂交 （ ｃ ｏ ｍ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅｇ ｅ ｎ ｏ ｍ ｉ ｃｈ ｂ ｒ ｉ ｄ ｐ ｙ 是检测 Ｃ Ｃ ＧＨ） ＮＶ 的常用方法 。ａ Ｃ ＧＨ 是 ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， 通过在一张芯 基于微阵列技术的 比 较 基 因 组 杂 交 ， 试验样本与对照样 片上用标记不同荧 光 素 的 样 品 （ 本） 同时进行杂交 可 检 测 试 验 样 本 基 因 组 和 对 照 基 。ａ 因组间 Ｄ ＮＡ 拷贝数的变化 （ Ｃ ＮＶ） Ｃ ＧＨ 芯片的 探针覆盖整个基因 组 ， 所以这种分析方法是高通量 且具有敏感度 、 准确度 、 分辨率高的特点 ， 分 分析法 ， 析所得的试验 数 据 有 较 高 的 可 信 度 。 应 用 此 方 法 ， 其灵敏度 、 准确度 、 分辨率是由探针的长度和数目决 探针密 度 越 高 所 得 结 果 越 准 确 。ａ 定的 ， Ｃ ＧＨ 一 般 细菌人工染色体和寡核苷酸 包括了两方面的杂 交 ： 探针 。 Ｃ ＮＶ 也可以通过 Ｓ Ｎ Ｐ 芯片技 术来检 测 。 相对 于ａ ｒ ｒ ａ Ｃ ＧＨ 而言 ， Ｓ Ｎ Ｐ 芯片不需要同时使用两个 ｙ 样本的 Ｄ 试验组和对照组 ） 和探针进行双杂 交 ， ＮＡ（ 仅使用单杂交就可以完成 。 它可以通过比较测试样 本的信号强度与其 他 个 体 的 强 度 ， 而确定每个位点 的相对基因组拷贝数 。 而新一代直接测序技术有很多优点 ： 首先 ， 高通 量测序方法克服了杂交固有的一些缺点 ； 其次 ， 这种 再次 ， 技术不需要知道更多的背景知识和设计工作 ； 应用配对测序可以鉴定出复杂的结构变化 ； 最后 ， 目 前通 过 测 序 发 现 Ｃ ＮＶ 的 费 用 相 当 于 ａ ｒ ｒ ａ Ｃ ＧＨ， ｙ 甚至还要偏低 ， 并且还在继续下降 。 因此 ， 此方法有 着很好的发展前景 。
［ ２］
在试验的２ 染色体 Ｄ ＮＡ 数 量 上 的 差 异 ， ７ ０名正常 健康供者中鉴定到 １４ 覆盖了人类 ４ ７个 Ｃ ＮＶ 区域 ， 并且公布了人类基因组 第一代 Ｃ 基因组的 １ ２ ％， Ｎ Ｖ 图谱 。 之后 ， 更多 的 研 究 群 体 关 注 于 此 并 进 行 了 更 多的研究 ， 发现拷贝数变异与疾病有着密切的联系 。 研究发现 ， 将拷贝 数 变 异 作 为 基 因 变 异 的 一 种 新 的 来源引起了研究者 的 广 泛 兴 趣 ， 它也将作为新的分 子遗传标记在表型多态性和进化过程中扮演重要角 色 。 目前 ， Ｃ ＮＶ 在 录 的 有 人 、
在《 》 上报道 Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ
了超过人类基因组 １ ０％ 的近 ２９ ０ ０ 个基因存在两条
收稿日期 ： ２ ０ １ ０ ０ ２ ０ ５
基金项目 ： 国家科技支撑计划 （ ） ； 国家 “ ” 项目 （ ） ２ ０ ０ ６ Ｂ Ａ Ｄ ０ １ Ａ ０ ８； ２ ０ ０ ７ Ｂ Ａ Ｄ ５ １ Ｂ ０ ２ ８ ６ ３ ２ ０ ０ ８ ＡＡ １ ０ Ｚ １ ３ ３； ２ ０ ０ ８ ＡＡ １ ０ １ ０ ０ ８ 作者简介 ： 刘 欣（ ） ， 女， 山西太原人 ， 硕士生 ， 主要从事猪的分子遗传育种 ， ： １ ９ ８ ３ Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｉ ｕ ｘ ｉ ｎ＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ 王立贤 ， ： Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｉ ａ ｓ ｗ ｌ ｘ＠２ ６ ３． ｎ ｅ ｔ 通讯作者 ：
９ ２ ８
畜 牧 兽 医 学 报
４ １卷
］ ３］ ４］ ５］ ６ ７］ 鼠［ 、 大 鼠［ 、 黑 猩 猩［ 、 猕 猴［ 和 果 蝇［ 。其他物
因结构变异和染色 体 重 排 ， 这就导致了基因组的不
］ １ ３ 。Ｃ 稳定 和 一 些 疾 病 的 早 发 ［ ＮＶ 的 形 成 除 了 由
种中 ， Ｃ ＮＶ 也在逐步地被更多的学者关注研究 。
犆 狌 狉 狉 犲 狀 狋犘 狉 狅 狉 犲 狊 狊 犻 狀犆 狅 狌 犿 犫 犲 狉犞 犪 狉 犻 犪 狋 犻 狅 狀犛 狋 狌 犱 犵 狆 狔犖 狔
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［ ］ ２， １ ０ ［ ８ ９］
还有一些是由非同源突变造成 Ｄ ＮＡ 片 段 重 复 外 ， 与经典 的 。 一些亚型的 Ｃ ＮＶ ｓＤ ＮＡ 为非β的结构 ， 它包 括 Ｚ 型 Ｄ 的右手双螺旋不同 ， ＮＡ 和 环 形 Ｄ ＮＡ 等 。 这种类型的结构被认为更有利于染色体的重排 和Ｃ 转座和反转座也被认为 ＮＶ ｓ的形成 。 除此 外 ， 。并且 Ｃ 可以 产 生 Ｃ ＮＶ ｓ ＮＶ 片 段 的 大 小 与 机 制 相 关， 大片段的 Ｃ 更多与 ＮＶ ｓ 相 对 于 小 片 段 而 言， 重 复 片 段 相 关 ， 而 小 片 段 起 主 要作用 Ｄ ＮＡ Ｃ ＮＶ ｓ 的是非同源突变机制 。
： 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋 Ｃ ｏ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ（ Ｃ ＮＶ） ｈ ａ ｓｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｌ ａ ｉ ｎ ｅ ｄｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｂ ｌ ｅｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｔａ ｓａｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅｏ ｆ ｐ ｙｎ ｙｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｋ ｅ ｌ ｔ ｏｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｎ ｉ ｍ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｉ ｎｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｎ ｈ ｅ ｎ ｏ ｔ ｉ ｃｄ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｎ ｄｅ ｖ ｏ ｌ ｕ ｇ ｙ ｙ ｇａ ｐ ｇｐ ｙ ｐ ｙａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｃ ＮＶｉ ｓａＤ ＮＡｓ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｉ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍｋ ｂｔ ｏＭ ｂ ．Ｍ ｕ ｃ ｈｅ ｆ ｆ ｏ ｒ ｔｈ ａ ｓｂ ｅ ｅ ｎｍ ａ ｄ ｅ ｉ ｎｔ ｈ ｅ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｇ ｇ ｇ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｍ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｅ ｉ ｏ ｎ ｓｖ ａ ｒ ｉ ｎ ｉ ｎｃ ｏ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒ ｓａ ｍ ｏ ｎ ｏ ｒ ｍ ａ ｌ ｉ ｎ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ ｓ ｉ ｎｈ ｕ ｍ ａ ｎａ ｎ ｄａ ｐ ｐ ｇｏ ｇ ｙ ｇ ｐ ｙｎ ｇｎ ， ｎ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒｏ ｆｍ ｏ ｄ ｅ ｌｏ ｒ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｓ ｕ ｓ ｉ ｎ ｉ ｏ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｓｏ ｒｈ ｂ ｒ ｉ ｄ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ．Ｔ ｈ ｅｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｇ ｇｂ ｙ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓｈ ａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄｔ ｈ ａ ｔ ｃ ｏ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓａ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｅ ｄｗ ｉ ｔ ｈｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍｏ ｆｄ ｉ ｓ ｅ ａ ｓ ｅ ． Ｉ ｎｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ｙｎ ， ， ａ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅｏ ｕ ｔ ｌ ｉ ｎ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓａ ｎ ｄｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈｐ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓｏ ｆ ｔ ｈ ｅＣ ＮＶａ ｒ ｅｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｐ ｐ ｇ ， ， ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｓ ｏ ｍ ｅｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓｉ ｎＣ ＮＶｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈａ ｒ ｅｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｆ ｏ ｒ ｅ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓｏ ｆｔ ｈ ｅｒ ｅ ｇｐ ｇ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｎｈ ｕ ｍ ａ ｎａ ｎ ｄａ ｎ ｉ ｍ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｅ ａ ｓ ｅ ｓａ ｒ ｅｐ ｒ ｏ ｓ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ． ｐ ： ； 犓 犲 狅 狉 犱 狊 ｃ ｏ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃｖ ａ ｒ ｉ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｉ ｓ ｅ ａ ｓ ｅ ｐ ｙｎ ｇ 狔狑 随着 分 子 生 物 学 的 发 展 ， ０ 世纪 ７ ０ 年代以后 ， ２ 相继建立 了 限 制 性 片 段 长 度 多 态 性 （ 、 串联 Ｒ Ｆ Ｌ Ｐ） 、随 机 扩 增 多 态 性 Ｄ 重复 序 列 标 记 （ Ｔ Ｒ Ｓ） ＮＡ （ ） 、 扩增片段长度多态性 （ ） 及 单 核苷 酸 Ｒ Ａ Ｐ Ｄ Ａ Ｆ Ｌ Ｐ 多态性 （ 等 多 种 分 子 遗 传 标 记 检 测 技 术， 不断 Ｓ Ｎ Ｐ） 开创 着 遗 传 标 记 研 究 的 新 阶 段 。２ ０ ０ ４年Ｓ ｅ ｂ ａ ｔ ［ １］ 等 报 道 了 人 类 基 因 组 中 的 大 规 模 拷 贝 数 多 态 性， 指出大规模拷贝数多态性对正常人群间遗传变异有 重要作 用 。２ ０ ０ ６年Ｒ ｅ ｄ ｏ ｎ等