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随着2016年我国全面二孩政策的实施以及近年我国老年化程度的日益加剧,产前诊断以及癌症等复杂疾病的检测需要,变得越来越迫切。虽然单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms,SNPs)是造成很多疾病发生的原因,但SNPs无法解释多基因多过程参与调控的癌症、出生缺陷、心血管疾病、精神疾病等复杂疾病。基因拷贝数变异(Copy number variations,CNVs)的发现则及时弥补了其不足。科学家深入研究发现大量CNVs与这些疾病息息相关,CNVs的检测则变得尤为重要。21世纪初,人类基因组计划(Human genome projection,HGP)的完成,极大推动了基因芯片的发展。人类全基因组芯片是涉及面最广覆盖面最全的基因芯片,可以检测人类诸多疾病。新一代微阵列比较基因组杂交(array-comparative genomic hybridization,a-CGH)芯片检测 CNVs 具有高通量、高自动化、高灵敏度、易重复、平行性等特点,为此我们开展相关研究。研究制备全基因组新一代a-CGH芯片并进行数据分析,关键步骤在于探针制备、点样与后期分析。主要内容有:(1)新一代a-CGH芯片探针扩增:采用Bst DNA聚合酶大片段等温扩增技术扩增探针。利用克隆Bst DNA聚合酶大片段,经过扩培、诱导表达、纯化、浓缩等步骤成功生产近二十批次共70ml浓缩酶;(2)新一代a-CGH芯片探针处理:23033组探针集,1700多万条特异探针序列经等温扩增后,经过一系列生物、化学处理,最后测定并调整探针集浓度,使浓度均匀适于直接点样;(3)新一代a-CGH芯片的杂交扫描:样品DNA经等温扩增后用不同荧光染料Cy3、Cy5标记,杂交于新一代a-CGH芯片并扫描;(4)新一代a-CGH芯片的大数据分析:通过点样参数设置制作定位文件将扫描a-CGH芯片图上每个探针点转换成数据,通过算法分析处理,得到拷贝数变异情况可视图,并合理分析解释。本课题研究在我国重大疾病检测的发展进程中具有重要意义。通过改进实验方案,成功研制出新一代人全基因组a-CGH芯片。a-CGH芯片可检测人全套染色体的拷贝数变异并合理利用算法分析得到染色体位置对应基因拷贝数变异具体情况直观图。形成了一整套实验分析流程。