染色体マイクロアレイ検査

🧠 全体像：染色体マイクロアレイ chromosomal microarray 染色体マイクロアレイ（chromosomal microarray） chromosomal microarray（染色体マイクロアレイ） 検査（CMA）は、染色体を「並べて見る」核型分析 karyotype analysis 核型分析（karyotype analysis） karyotype analysis（核型分析） と違い、ゲノムをプローブでタイル張りにしてコピー数 copy number コピー数（copy number） copy number（コピー数） を読む検査である。学習の軸は核型分析karyotype analysis核型分析（karyotype analysis）karyotype analysis（核型分析）との裏返しの関係——CMAは核型の見えない微小欠失 microdeletion微小欠失（microdeletion） microdeletion（微小欠失）・微小重複を高分解能 high resolution, HR 高分解能（high resolution, HR） high resolution, HR（高分解能） に拾える代わり、コピー数copy number コピー数（copy number）copy number（コピー数） が変わらない均衡型転座 balanced translocation 均衡型転座（balanced translocation） balanced translocation（均衡型転座） を原理的に検出できず、低頻度モザイクにも感度の限界がある。もう1つの軸は臨床的意義不明の変異（VUS）——検出力が上がった分だけ「異常はあるが意味が分からない」結果が一定の割合で出る、という新しい種類の悩みを背負う。

検査の原理と実施方法

ゲノム全体に多数のプローブ（アレイCGHでは数万〜数百万、SNPアレイではさらに一塩基多型 single-nucleotide polymorphisms, SNP 一塩基多型（single-nucleotide polymorphisms, SNP） single-nucleotide polymorphisms, SNP（一塩基多型） の座位）を配置し、患者DNADNA（deoxyribonucleic acid）をハイブリダイズさせて各座位のコピー数 copy numberコピー数（copy number） copy number（コピー数）を読む。アレイCGHはコピー数変化 copy number alteration コピー数変化（copy number alteration） copy number alteration（コピー数変化） の検出に特化する一方、SNPアレイは各プローブ位置の遺伝子型（アレルの数）も同時に読むため、長い連続したヘテロ接合性消失 loss of heterozygosity ヘテロ接合性消失（loss of heterozygosity） loss of heterozygosity（ヘテロ接合性消失） 領域（LCSH）を検出でき、片親性ダイソミーuniparental disomy, UPD 片親性ダイソミー（uniparental disomy, UPD）uniparental disomy, UPD（片親性ダイソミー） （UPD）・近親婚consanguineous marriage 近親婚（consanguineous marriage）consanguineous marriage（近親婚） （血縁関係）・三倍体triploid三倍体（triploid）triploid（三倍体）・細胞キメリズム chimerism キメリズム（chimerism） chimerism（キメリズム） の検出にも利用できる——アレイCGHにはできない芸当である¹。

flowchart TD
    A["患者<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deoxyribonucleic acid'>DNA</span>をゲノム全体の<br>プローブにハイブリダイズ"] --> B{"アレイの種類"}
    B -->|"アレイCGH"| C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='copy number alteration'>コピー数変化</span>のみを検出"]
    B -->|"SNPアレイ"| D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='copy number alteration'>コピー数変化</span>に加え<br>各座位の遺伝子型も検出"]
    D --> E["長い連続<span class='jp-term jp-term-diagram' title='loss of heterozygosity'>ヘテロ接合性消失</span>(LCSH)から<br>UPD・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='consanguineous marriage'>近親婚</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='triploid'>三倍体</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='chimerism'>キメリズム</span>も検出可能"]
    C --> F["検出した<span class='jp-term jp-term-diagram' title='copy number alteration'>コピー数変化</span>を<br>ACMG 5段階分類で判定"]
    E --> F

判読の指標と基準

検出したコピー数変化 copy number alteration コピー数変化（copy number alteration） copy number alteration（コピー数変化） （欠失・重複）は、大きさ・含まれる遺伝子・既知データベースとの照合をもとに、ACMGの5段階分類（病的／病的の疑い／臨床的意義不明（VUS）／良性の疑い／良性）で報告する。

異常パターンの意味

⚠️ 実施上・判読上の注意

• ⚠️ 均衡型転座balanced translocation均衡型転座（balanced translocation）balanced translocation（均衡型転座）・逆位inversion 逆位（inversion）inversion（逆位） はコピー数 copy number コピー数（copy number） copy number（コピー数） が変わらないため原理的に検出できない。 反復流産recurrent miscarriage反復流産（recurrent miscarriage）recurrent miscarriage（反復流産）・家系内の再構成が疑われる場面では核型分析 karyotype analysis 核型分析（karyotype analysis） karyotype analysis（核型分析） に譲る³。
• ⚠️ 低頻度モザイクにも検出限界 limit of detection 検出限界（limit of detection） limit of detection（検出限界） がある（ただし原理的に不可能なのではなく、感度の限界である）。 アレイCGHを含む現行の大半のプラット rat ラット（rat） rat（ラット） フォームでは概ね20〜30%のモザイク率までしか拾えないが、SNPアレイは遺伝子型情報を併用する分解能の高さから場合によっては5%未満のモザイクも検出できる——均衡型転座 balanced translocation 均衡型転座（balanced translocation） balanced translocation（均衡型転座） とは異なり、プラット rat ラット（rat） rat（ラット） フォーム次第で拾える下限が変わる⁴。
• 三倍体triploid 三倍体（triploid）triploid（三倍体） はアレイの設計次第で見落とされる。 コピー数copy number コピー数（copy number）copy number（コピー数） だけを読む解析では検出できないが、SNPプローブの遺伝子型情報を解析すれば同定できる——「CMAは三倍体 triploid 三倍体（triploid） triploid（三倍体） を写せない」と一律に暗記せず、そのアレイがSNP情報を読む設計かを確認する³。
• ⭐ VUSは「異常なし」でも「診断」でもない。 中国人発達遅滞・知的障害710例のコホート全体で16%の頻度に上り、両親の検体解析（新生か家族性か）や経過観察での再評価を要する、臨床的に最も扱いにくい結果区分である²。
• 近親婚consanguineous marriage 近親婚（consanguineous marriage）consanguineous marriage（近親婚） （血縁関係）や非親子関係が偶発的に判明することがある——SNPアレイの遺伝子型情報が持つ副次的所見で、開示方針を検査前に決めておく必要がある¹。

検査の選び方 / 使い分け

核型分析karyotype analysis核型分析（karyotype analysis）karyotype analysis（核型分析）とCMAは代替ではなく補完関係にある。 原因不明の発達遅滞・知的障害・自閉スペクトラム症autism spectrum disorder自閉スペクトラム症（autism spectrum disorder）autism spectrum disorder（自閉スペクトラム症）・多発先天奇形 congenital defects 先天奇形（congenital defects） congenital defects（先天奇形） では、CMAの診断率12.2%が核型分析 karyotype analysis 核型分析（karyotype analysis） karyotype analysis（核型分析） の3%未満（ダウン症候群Down syndrome ダウン症候群（Down syndrome）Down syndrome（ダウン症候群） など明らかな染色体症候群を除く）を大きく上回り、今も重要な第一段階の選択肢である⁴。一方、反復流産recurrent miscarriage反復流産（recurrent miscarriage）recurrent miscarriage（反復流産）・家系内の染色体再構成が疑われる場面、あるいは臨床像から明らかな染色体症候群（ダウン症候群Down syndromeダウン症候群（Down syndrome）Down syndrome（ダウン症候群）など）を狙い撃ちできる場面では核型分析 karyotype analysis 核型分析（karyotype analysis） karyotype analysis（核型分析） を選ぶ——均衡型転座 balanced translocation 均衡型転座（balanced translocation） balanced translocation（均衡型転座） と低頻度モザイクという2つの死角がCMAにはあるためである⁴³。Williams症候群Williams syndrome Williams症候群（Williams syndrome）Williams syndrome（Williams症候群） のような微小欠失症候群 microdeletion syndrome 微小欠失症候群（microdeletion syndrome） microdeletion syndrome（微小欠失症候群） はCMA、UPD・近親婚consanguineous marriage 近親婚（consanguineous marriage）consanguineous marriage（近親婚） を疑うならSNPアレイが適する。

⭐ 小児の先天異常 congenital anomalies先天異常（congenital anomalies） congenital anomalies（先天異常）・発達遅滞・知的障害で、検査順を「CMA陰性後にES/GS」と固定しない。 ACMGはエクソーム・ゲノムシークエンシングexome and genome sequencingエクソーム・ゲノムシークエンシング（exome and genome sequencing）exome and genome sequencing（エクソーム・ゲノムシークエンシング）を第一選択または第二選択として考慮するよう強く推奨している⁵。コピー数変化copy number alteration コピー数変化（copy number alteration）copy number alteration（コピー数変化） を重視する表現型か、単一遺伝子疾患monogenic disease 単一遺伝子疾患（monogenic disease）monogenic disease（単一遺伝子疾患） を含む幅広い病因を早期に探す必要があるか、検査系のCNV検出能、費用・所要時間を踏まえてCMAとES/GSの順序または併用を決める。

まとめ

• CMAはゲノム全体のプローブでコピー数 copy number コピー数（copy number） copy number（コピー数） を読む検査で、アレイCGHはコピー数変化 copy number alteration コピー数変化（copy number alteration） copy number alteration（コピー数変化） のみ、SNPアレイはそれに加え遺伝子型（UPD・近親婚consanguineous marriage近親婚（consanguineous marriage）consanguineous marriage（近親婚）・三倍体triploid三倍体（triploid）triploid（三倍体）・キメリズムchimerism キメリズム（chimerism）chimerism（キメリズム） の検出）も読む。
• 判読はACMGの5段階分類（病的〜良性）を用いる。中国人発達遅滞・知的障害710例（うち約8割に併存疾患 comorbidity併存疾患（comorbidity） comorbidity（併存疾患））の後ろ向きコホート研究 retrospective cohort study 後ろ向きコホート研究（retrospective cohort study） retrospective cohort study（後ろ向きコホート研究） では病的28%、VUS 16%程度、異常なし56%程度という内訳が報告されている。
• ⚠️ 均衡型転座balanced translocation 均衡型転座（balanced translocation）balanced translocation（均衡型転座） はコピー数 copy number コピー数（copy number） copy number（コピー数） が変わらないため原理的に検出できない。低頻度モザイクは感度の限界であり原理的な不可能ではなく、アレイCGHでは概ね20〜30%未満が下限だがSNPアレイは5%未満まで拾える場合がある。三倍体triploid 三倍体（triploid）triploid（三倍体） もSNP情報を読まない設計のアレイでは見落とされる。
• ⭐ VUSは診断でも陰性でもない中間区分で、両親検体の追加解析や経過観察での再評価を要する。
• 原因不明の発達遅滞・多発奇形ではCMAは重要な第一段階の選択肢だが、ES/GSも第一・第二選択になりうる。CMA陰性後にのみES/GSへ進む固定順序ではなく、想定する変異の型と検査環境で選ぶ。