比較基因組雜交 (Comparative genomic hybridization, CGH)
CGH 可用以呈現腫瘤樣本整個基因組中 DNA 的增益 (gains) 與遺失 (losses)。雖然 CGH 最初是一項研究工具，但其應用已帶來重要發現，並轉化為聚焦性的遺傳檢測。在其他情況下，當需要更全面性的資訊時，此檢測在臨床上的應用日益增加，例如用以區分 melanoma 與黑色素細胞性類似病變 (melanocytic mimics)。
原理
按照最初的描述，CGH 偵測整個基因組中 DNA 序列拷貝數變異 (copy number variation) 並將其對應到由中期染色體 (metaphase chromosomes) 提供的細胞遺傳圖譜 (cytogenetic map) 上（圖 2.27）。CGH 可被視為 FISH 的一種變化形式，其中取一樣本（例如來自皮膚腫瘤的 DNA）的整個基因組作為雜交探針 (hybridization probe)。盡可能以人工解剖將腫瘤中污染的正常細胞去除，萃取其 DNA，並以一種螢光染料 (fluorochrome) 標記（例如綠色）。此外，取自健康捐贈者的正常基因組 DNA 作為參考探針 (reference probe)，以另一種螢光染料標記（例如紅色）。將等量的綠色與紅色標記 DNA 混合，雜交至代表整個人類基因組的基質 (substrate) 上。最初，這些基質是由健康捐贈者淋巴球製備、代表細胞遺傳圖譜的正常人類染色體中期展開。較近期則以製造的微陣列 (microarrays) 取代此基質，這些微陣列由高密度印製於固體表面的核苷酸探針 (nucleotide probes) 組成。視這些核苷酸探針的數量與長度而定，整個基因組皆可在陣列上呈現。藉由使用較小的探針，可達到更高的遺傳增益與遺失解析度。在雜交過程中，紅色與綠色標記的 DNA 群體競相結合至對應的區域微陣列目標。對於每一個陣列目標（或原始流程中的某段染色體區域），測定其紅綠螢光強度比 (red and green fluorescence intensity ratio)。比值為 1 表示該基因座處於平衡狀態，亦即腫瘤中無增益或遺失（見圖 2.28）。在腫瘤基因組存在缺失 (deletions) 的情況下，可供雜交至對應目標的綠色探針較少，導致綠色對紅色螢光強度比下降（< 1）。在拷貝數增加的情況下，對應目標仍顯示大於 1 的綠色對紅色螢光強度比。紅綠螢光強度比可用以量化拷貝數變化。比值為 1 表示正常拷貝數，比值 < 1 表示遺失，比值 > 1 表示增益。
CGH 可針對整個基因組呈現：
- 染色體遺失的區域（常含有腫瘤抑制基因 (tumor suppressor genes)），
- 染色體增益的區域（常含有致癌基因 (oncogenes)），
- 增益與遺失的整體模式（而非僅止於少數聚焦區域）。
完整流程與限制
CGH 的完整實驗流程比上述概述稍為複雜。需要第三種未標記的 DNA 群體，以確保散布於整個基因組中的重複區域不會發生交叉雜交 (cross-hybridize) 而干擾測量。此封阻 DNA (blocking DNA) 高度富含重複區域，可抑制標記 DNA 群體中重複區域與作為基質之染色體間不必要的交叉雜交。CGH 已徹底革新了實體腫瘤 (solid tumors) 的細胞遺傳學分析。與傳統細胞遺傳學分析相比，CGH 不需要為核型分析而培養細胞，這帶來一項主要優勢：CGH 可在存檔組織 (archival tissue) 上進行。重要的是須注意，以 CGH 取得的 DNA 拷貝數測量值代表萃取 DNA 之整個細胞群的平均值。因此，本方法僅能偵測存在於相當比例細胞中的拷貝數改變。視異常的類型與幅度而定——擴增最容易被偵測——拷貝數變化需存在於約 30% 至 50% 的細胞中才能被辨識。僅影響少數細胞的改變則無法被偵測。另一項限制是 CGH 僅能偵測導致 DNA 拷貝數變化的基因組異常。平衡易位 (balanced translocations) 與點突變 (point mutations) 無法被偵測。經由染色體重組與 LOH（見前述）所產生的拷貝數中性重排 (copy number neutral rearrangements) 同樣無法以 CGH 偵測。較近期使用寡核苷酸 (oligonucleotides) 以測定單核苷酸多型性 (single nucleotide polymorphisms, SNPs) 的實作方式，可在未固定的腫瘤組織中對 DNA 拷貝數與 LOH 進行全基因組同步評估。由於敏感度不足，這些方法並未常規用於臨床診斷。
圖 2-27：在中期染色體展開（上排）與微陣列（下排）上進行的比較基因組雜交 (comparative genomic hybridization, CGH)：染色體（上排）中呈紅色的區域受缺失影響，而呈綠色的區域受增益或擴增影響（亮綠色）。黃色表示具有正常 DNA 含量的區域——無增益亦無遺失。右下排顯示一張 DNA 微陣列，約有 2500 個目標以三重複斑點 (triplicates spots) 印製。呈綠色的三重複組表示增益，而呈紅色者表示遺失。陣列目標並非按其基因組位置順序印製，這有助於控制技術性變異。測量所偵測之 DNA 拷貝數變化的精確基因組位置，需在依基因組位置繪出紅綠螢光強度平均比值後方能顯現，如圖 2.28 所示。
圖 2-28：以陣列比較基因組雜交 (array comparative genomic hybridization) 偵測一例 acral melanoma 的 DNA 拷貝數變化：此圖顯示腫瘤對參考 DNA 之螢光強度比的 log2 值，依其基因組位置繪於 x 軸上。上方與下方的數字表示染色體。log2 比值為零對應正常拷貝數。如圖所示，多個相連的染色體區域顯示遺失與增益。箭頭對應第 11 號染色體 11q13 區間的擴增，該區間含有編碼 cyclin D1 的基因。