G显带

G显带概述

G显带 是吉姆萨显带的简称，指用吉姆萨染料对经预处理的中期染色体进行染色后，沿染色体纵轴呈现出的明暗相间、宽窄不一的条带。每对染色体都有其独特的带型模式，如同“条形码”，使准确识别每条染色体、检测其数目和结构异常成为可能。它是临床细胞遗传学实验室的金标准技术。

核心原理：为什么会出现条带？

G显带的本质反映了染色体纵向上的异质性和功能状态，但其确切分子机制尚未完全阐明，主流理论是：

1. 染色质组成差异：

   • 深带：富含AT碱基对的异染色质区域。这些区域基因密度低，复制晚，结构更紧密。经胰蛋白酶消化后，与吉姆萨染料结合更紧密。

   • 浅带：富含GC碱基对的常染色质区域。这些区域基因活跃，复制早，结构更疏松。经胰蛋白酶消化后，染料结合较少。

2. 蛋白消化差异：

   • 染色前的关键步骤是用胰蛋白酶等酶对染色体标本进行温和消化。

   • 胰蛋白酶会部分消化染色体上的组蛋白和非组蛋白。

   • 深带区域的染色质蛋白可能对胰蛋白酶更敏感，暴露出更多DNA结合位点，从而结合更多吉姆萨染料（天青成分，嗜碱性）。

   • 浅带区域蛋白消化模式不同，染料结合较少。

简单理解：通过控制酶消化程度，人为地、选择性地增强了染色体不同区域对染料的亲和力差异，从而将原本均匀的染色体“分化”出带纹。

标准G显带操作流程

这是核型分析流程中的染色部分：

1. 中期染色体标本制备：从培养的细胞（外周血、羊水、骨髓等）中获得处于分裂中期的染色体，经低渗、固定后滴片，制备成染色体玻片标本。标本需适当“老化”（室温放置数天或37℃烘箱过夜），以稳定染色体结构。

2. 胰蛋白酶消化：将玻片浸入预热的0.025%-0.25%胰蛋白酶溶液中，处理数秒至数十秒。这是最关键的步骤，时间需凭经验精确控制（镜下观察）。

3. 漂洗：立即浸入生理盐水或血清（终止消化）中漂洗，然后流水冲洗。

4. 吉姆萨染色：浸入2%-10%吉姆萨工作液中，染色5-10分钟。

5. 冲洗与干燥：流水冲去浮色，空气干燥。

6. 镜检与拍照：在显微镜下寻找分散良好、带型清晰的中期分裂相，进行数码拍照。

7. 核型分析：使用专业软件（如MetaSystems， CytoVision）将染色体切割、配对，按国际标准排列成核型图。

G显带的解读：国际标准与命名

1. 条带层级：

   • 区：根据着丝粒、端粒和某些稳定的显著条带作为界标，将染色体长臂和短臂划分为若干区，从着丝粒向端粒依次编号为1区、2区...

   • 带：每个区内又包含若干条带，同样从着丝粒向端粒依次编号。

   • 亚带：在高分辨率显带下，一条带可进一步分为多个亚带，用小数点后的数字表示。

2. 命名规则：

   • 遵循国际人类细胞基因组命名体系。

   • 一个特定位置的写法为：染色体号 + 臂符 + 区号 + 带号 + 亚带号。

   • 示例：7q31.2

     • 7：第7号染色体

     • q：长臂

     • 3：长臂上的第3区

     • 1：第3区内的第1条带

     • .2：第1条带的第2亚带

3. 典型染色体识别：

   • 1号染色体：短臂近着丝粒处有一个非常宽的深带。

   • 9号染色体：长臂近着丝粒处有大的浅染区（次缢痕，多态性区域）。

   • 16号染色体：长臂近着丝粒处有明显的深带。

   • Y染色体：长臂远端着色深，长度变异大。

G显带的能力与分辨率

• 常规分辨率（400-550条带）：可检测>5-10 Mb的片段改变，如大的缺失、重复、易位、倒位。

• 高分辨率（550-850条带）：通过同步化处理获得更早中期、更长的染色体，带纹更丰富，可检测更细微的异常（2-5 Mb）。

• 极限：无法检测<2 Mb的微小缺失/重复，也无法看到平衡性重排中的基因断裂点。

应用价值

1. 染色体病诊断：

   • 数目异常：如21三体（唐氏综合征）、18三体、13三体、性染色体非整倍体。

   • 结构异常：如缺失（5p-，猫叫综合征）、重复、易位（如费城染色体t）、倒位、环状染色体等。

2. 血液肿瘤诊断与分型：

   • 检测白血病、淋巴瘤中的特异性染色体异常，如慢性粒细胞白血病的t、急性早幼粒细胞白血病的t。这对诊断、预后和靶向治疗至关重要。

3. 产前诊断：通过羊水、绒毛膜细胞分析胎儿染色体。

4. 不孕不育与生殖异常研究。

与其他显带技术的比较

优缺点总结

总结

在基因组学时代，G显带核型分析依然是临床细胞遗传学的中流砥柱。它提供了从宏观上审视整个基因组的独特视角。虽然染色体微阵列、FISH和测序技术能提供更高的分辨率，但它们都无法完全取代G显带在检测平衡性重排和提供全基因组概览方面的核心价值。

现代诊断策略通常是组合拳：用G显带进行全景扫描和检测平衡性异常，同时用CMA或FISH来发现微小的不平衡改变。G显带生成的核型图，至今仍是诊断报告中最直观、最权威的遗传学“身份证”。