Exame de Array CGH (Comparative Genomic Hybridization)

 Exame de Array CGH (Comparative Genomic Hybridization)

A Hibridização Genômica Comparativa em Microarranjos (Array CGH) é uma técnica de citogenética molecular de alta resolução que permite analisar o genoma em larga escala, identificando ganhos e perdas de material genético (variações no número de cópias - CNVs). Essa tecnologia revolucionária possibilitou avanços significativos na compreensão de diversas áreas da biologia e medicina, incluindo o diagnóstico de doenças genéticas, o estudo de alterações genômicas em câncer e a pesquisa em biologia do desenvolvimento.

Histórico e Fundamentos do Array CGH

O desenvolvimento do Array CGH como técnica laboratorial está intrinsecamente ligado aos avanços na tecnologia de microarranjos e na genômica comparativa. A técnica tradicional de Hibridização Genômica Comparativa (CGH), descrita pela primeira vez por Kallioniemi et al. em 1992, permitia a análise de alterações cromossômicas em метаfase, mas sua resolução era limitada.

Com a introdução dos microarranjos, que consistem em plataformas sólidas contendo milhares de sondas de DNA fixadas em posições definidas, a técnica de CGH foi adaptada para permitir a análise do genoma em интерфазе, com resolução muito superior. O Array CGH, como é conhecido, surgiu no final da década de 1990 e início dos anos 2000, impulsionando a citogenética molecular para uma nova era.

O Array CGH se baseia em princípios fundamentais:

1. Preparo das Amostras: O DNA da amostra teste (normalmente de um paciente ou tecido doente) e o DNA da amostra controle (normalmente de um indivíduo saudável) são extraídos e marcados com fluorocromos de cores diferentes (por exemplo, verde para a amostra teste e vermelho para a amostra controle).

2. Hibridização: Os DNAs marcados são hibridizados em um microarranjo contendo sondas de DNA que representam diferentes regiões do genoma. As sondas hibridizam com os DNAs marcados, e a intensidade da fluorescência de cada cor é medida.

3. Análise de Dados: A relação entre a intensidade de fluorescência das duas cores em cada sonda é analisada por um software específico. Se a intensidade da fluorescência da amostra teste for maior do que a da amostra controle em uma determinada sonda, isso indica um ganho de material genético naquela região. Se a intensidade da fluorescência da amostra teste for menor do que a da amostra controle, isso indica uma perda de material genético naquela região.

Tipos de Array CGH e suas Aplicações

O Array CGH abrange diferentes plataformas e abordagens, cada uma com aplicações específicas:

• Array CGH de Resolução Genômica: Utilizado para detectar alterações no número de cópias em todo o genoma, com resolução que varia de acordo com a plataforma utilizada. É amplamente utilizado para identificar aneuploidias, deleções, duplicações e outras alterações cromossômicas em diversas condições genéticas.

• Array CGH de Alta Densidade: Utilizado para analisar regiões específicas do genoma com maior resolução, permitindo identificar alterações menores, como microdeleções e microduplicações. É valioso para o diagnóstico de síndromes de microdeleção e outras condições genéticas sutis.

• Array CGH para Detecção de SNPs: Além de detectar CNVs, algumas plataformas de Array CGH também permitem a análise de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs). Essa informação adicional pode ser utilizada para identificar regiões de perda de heterozigosidade (LOH) e dissomia uniparental, que podem ter relevância clínica.

Técnicas e Ferramentas do Array CGH

O Array CGH envolve diversas etapas, desde a preparação da amostra biológica até a análise dos resultados:

1. Extração de DNA: O DNA genômico é extraído das amostras teste e controle utilizando métodos específicos. É crucial garantir que o DNA extraído esteja íntegro e livre de contaminantes que possam interferir na hibridização.

2. Marcação do DNA: Os DNAs das amostras teste e controle são marcados com fluorocromos de cores diferentes. Utilizam-se, geralmente, fluorocromos que emitem luz em comprimentos de onda distintos, permitindo a distinção entre as amostras.

3. Fragmentação do DNA: Os DNAs marcados são fragmentados em pedaços menores para facilitar a hibridização com as sondas do microarranjo.

4. Hibridização: Os DNAs fragmentados e marcados são hibridizados no microarranjo. As sondas de DNA presentes no microarranjo representam diferentes regiões do genoma e hibridizam com os fragmentos de DNA das amostras teste e controle.

5. Lavagem: Após a hibridização, o microarranjo é lavado para remover os fragmentos de DNA não hibridizados.

6. Leitura: O microarranjo é escaneado por um leitor de microarranjos, que mede a intensidade da fluorescência de cada cor em cada sonda.

7. Análise de Dados: Os dados de fluorescência são analisados por um software específico, que normaliza os dados, calcula a relação entre as intensidades de fluorescência das duas cores em cada sonda e identifica os ganhos e perdas de material genético.

Aplicações do Array CGH

O Array CGH é uma técnica versátil com aplicações em diversas áreas:

• Diagnóstico de Doenças Genéticas: O Array CGH é utilizado para identificar alterações cromossômicas em pacientes com suspeita de doenças genéticas, como síndromes de microdeleção, síndromes de duplicação, aneuploidias e outras alterações complexas.

• Oncologia: O Array CGH é utilizado para identificar alterações genômicas em células tumorais, como amplificações de oncogenes e deleções de genes supressores de tumor. Essas informações podem ser utilizadas para o diagnóstico, prognóstico e tratamento de diferentes tipos de câncer.

• Medicina Reprodutiva: O Array CGH é utilizado em diagnósticos pré-natais para identificar aneuploidias e outras alterações cromossômicas em fetos. Também pode ser utilizado em estudos de infertilidade e perdas gestacionais recorrentes.

• Pesquisa em Biologia do Desenvolvimento: O Array CGH é utilizado para estudar alterações genômicas em organismos em desenvolvimento, auxiliando na compreensão dos mecanismos que regem a formação de tecidos e órgãos.

Vantagens e Limitações do Array CGH

O Array CGH apresenta diversas vantagens em relação a outras técnicas de citogenética:

• Alta Resolução: O Array CGH permite a detecção de alterações cromossômicas com resolução muito superior à das técnicas tradicionais, como o cariótipo.

• Análise Genômica Abrangente: O Array CGH permite analisar todo o genoma em uma única análise, identificando alterações em diferentes regiões.

• Detecção de Alterações Submicroscópicas: O Array CGH é capaz de detectar alterações cromossômicas menores, como microdeleções e microduplicações, que não são visíveis ao microscópio.

Apesar das vantagens, o Array CGH também apresenta algumas limitações:

• Não Detecta Rearranjos Balanceados: O Array CGH não é capaz de detectar rearranjos cromossômicos balanceados, como translocações e inversões, a menos que haja ganho ou perda de material genético envolvido.

• Não Identifica a Localização Exata das Alterações: O Array CGH informa sobre ganhos e perdas de material genético, mas não identifica a localização exata das alterações nos cromossomos.

• Requer DNA de Boa Qualidade: O Array CGH requer DNA genômico de boa qualidade para obter resultados confiáveis.

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O Array CGH é uma técnica poderosa que revolucionou a citogenética molecular, permitindo a análise detalhada do genoma e a identificação de alterações cromossômicas com alta resolução. Suas diversas aplicações em medicina, pesquisa e outras áreas da biologia o tornam uma ferramenta essencial para o avanço do conhecimento e o desenvolvimento de novas tecnologias diagnósticas e terapêuticas.

Com o contínuo desenvolvimento de novas plataformas e tecnologias, o Array CGH se torna cada vez mais acessível, rápido e preciso, abrindo novas perspectivas para a compreensão da genética humana e o tratamento de doenças.

Referências

1. Pinkel, D., & Albertson, D. G. (2005). Array Comparative Genomic Hybridization and Its Applications in Cancer. Nature Genetics.

2. Shaffer, L. G., & Bejjani, B. A. (2006). Using Microarray-Based Molecular Cytogenetic Methods to Identify Chromosome Abnormalities. Pediatric Research.

3. Bejjani, B. A., & Shaffer, L. G. (2006). Application of Array-Based Comparative Genomic Hybridization to Clinical Diagnostics. Journal of Molecular Diagnostics.

4. Manning, M., & Hudgins, L. (2010). Array-Based Technology and Recommendations for Utilization in Medical Genetics Practice for Detection of Chromosomal Abnormalities. Genetics in Medicine.

5. Hochstenbach, R., van Binsbergen, E., & Engelen, J. (2009). Array Analysis in Hematological Malignancies: From Diagnosis to Personalized Medicine. European Journal of Human Genetics.