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白血病是一种造血系统恶性克隆性疾病。研究证实,白血病中存在的染色体结构畸变与白血病的发生发展以及预后有着密切的关系。成功地识别这些染色体畸变,对白血病临床诊断、分期、治疗、预后的判断以及微小残留病变的治疗有重大意义。目前,国内外对于白血病染色体畸变的检测识别仍依赖于实验室内的高分辨率的显带技术、荧光原位杂交技术（FISH）等,但这些技术在操作、判读、检测效率和花费成本上都具有一定的局限性。目标序列捕获测序技术可一次对几十万到几百万条DNA片段同时进行序列测定。这种测序方法不但大幅度的提高了检测效率,同时极大地降低了检测成本,并且不依赖专业人士的读判,是临床染色体畸变检测的发展方向。但目前开发的目标序列捕获测序技术多针对点突变,针对染色体易位的检测较少。并且染色体易位点附近多存在重复序列,若要开发适用于临床染色体畸变的目标序列捕获测序技术,不但需要筛选具有临床意义的目标基因,还需要优化序列比对和判读的算法,平衡捕获区域大小、覆盖的易位点、每次能够检测的样本数、费用和检测时间。本研究开发了一种用于临床染色体畸变筛查的目标序列捕获测序技术,优化了捕获阵列的设计,改进了易位点判读的算法,旨在开发能真正用于临床检测的白血病染色体畸变测序捕获阵列。研究目的:白血病染色体畸变的检测对各类白血病的诊断、治疗及预后具有重要意义。目前临床染色体畸变检测方法仍具有一定局限性,不能满足日益增加的检测数量和复杂性需求。然而染色体易位的位置相对不固定,易位点附近多存在重复序列,序列比对和结果的判读难度都很高。开发一种适用于临床的染色体畸变检测方法,不但在前期设计上需要筛选目的基因、考量覆盖的易位点、平衡捕获区域大小、平衡每次检测的样本数、检测费用和时间,还需要优化序列比对和判读的算法。本研究旨在开发能真正用于临床检测的白血病染色体畸变测序捕获阵列。研究方法:本研究设计了一种用于白血病染色体畸变检测的目标区域捕获阵列。首先,筛选目标基因捕获位点,结合染色体易位的特征性,优化捕获范围。并且通过优化每一次捕获测序的样本数和测序深度,在控制临床检测的成本的同时,满足临床检测的时效性。运用传统荧光标记原位杂交技术对临床样本进行染色体畸变检测。之后对样本进行目标序列捕获测序。本研究选取并运用结构变异分析软件:Break Dancer和LUMPY,用以识别染色体结构变异候选易位点。通过结合运用两种算法,克服当前结构变异分析的局限性。最后,通过将结果与目标序列区域比对,计算捕获效率及算法的敏感度、特异性。最后将测序结果与FISH结果比对,通过比对测序结果与FISH结果的符合度,评价本捕获阵列的先进性及局限性。研究结果:本课题设计和制备了针对18个基因区域、37种染色体易位的捕获测序探针阵列（panel）,捕获目标区域300万（3Mb）。以该阵列对48例急性髓性白血病（AML）患者骨髓DNA样品进行捕获、建库,以100X测序深度进行测序,产出总数据量15Gb。同时,运用荧光原位杂交技术（FISH）对48例临床样品进行染色体畸变检测。48个样本共检测了262个探针,其中,13例样本共检测出29个特异性染色体畸变。我们用Break Dancer和LUMPY算法判读出染色体易位点,所预测的易位点绝大多数位于设计的捕获目标区域之内。我们分别将Lumpy和Break Dancer的检测结果与临床FISH的结果进行比较,得到灵敏度（sensitivity）和特异度（specificity）信息。通过绘制ROC曲线（Receiver Operating Characteristic）,分别获得AUC值。Break Dancer的AUC值为0.946,Lumpy的AUC值为0.598。AUC结果表明,Break Dancer算法模型对染色体易位点的判读起到了较好的效果,Break Dancer的灵敏度和特异性更佳,检测效能更高。结论:本研究提供的结果证明,优化序列比对和判读算法后的目标序列捕获测序技术具备较好的染色体畸变检测能力,具备较高的敏感度和特异性,可用于临床检测白血病中具有预后意义白血病染色体畸变。检测结果与临床FISH结果比较后,经验证符合度较高,说明本研究使用的检测技术可以满足临床对白血病染色体畸变位点DNA捕获的需求。我们的白血病染色体易位捕获测序方法与传统的细胞遗传学方法相比,具有覆盖面广、高效、简便、快速、费用较低的优点,有望成为临床实验室中用于检测染色体畸变的重要手段。