羅艷,趙兵依,孫艷美,田海深,李亞麗,張艷賞,高健*,崔志強(qiáng)
染色體病是由染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)異常引起的疾病,是臨床上導(dǎo)致胎兒出生缺陷的常見(jiàn)原因之一,其中21-三體、18-三體、13-三體及性染色體非整倍體(sex chromosomal aneuploidy,SCA)是胎兒染色體非整倍體的主要類型,占所有染色體疾病的80%~90%[1]。傳統(tǒng)的產(chǎn)前篩查雖具有一定的篩查價(jià)值,但存在一定比例的假陽(yáng)性與假陰性。無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測(cè)(non-invasive prenatal testing,NIPT)是采用新一代高通量測(cè)序技術(shù),利用孕婦外周血中的游離胎兒DNA進(jìn)行胎兒常見(jiàn)染色體非整倍體篩查,是近年來(lái)快速發(fā)展起來(lái)的安全、高效、易于推廣的產(chǎn)前篩查新方式,明顯提高了染色體疾病產(chǎn)前篩查的靈敏度和特異度[2-3]。已有大量研究表明NIPT針對(duì)胎兒非整倍體的篩查效率明顯高于傳統(tǒng)的血清學(xué)篩查方式[4-5],但仍存在一定的假陽(yáng)性和假陰性,因此目前僅可作為產(chǎn)前篩查方法,尚不能作為產(chǎn)前診斷的方法。
本研究回顧性分析了因NIPT高風(fēng)險(xiǎn)在河北省人民醫(yī)院生殖遺傳科行產(chǎn)前診斷患者的檢測(cè)結(jié)果及妊娠選擇,計(jì)算NIPT篩查胎兒染色體非整倍體及微缺失、微重復(fù)的陽(yáng)性預(yù)測(cè)值(positive predictive value,PPV),并初步探討孕婦對(duì)于SCA及染色體微缺失、微重復(fù)胎兒的妊娠選擇,以期為臨床遺傳咨詢及處理提供更多參考。
1.1 臨床資料 選擇2014-01-01至2018-12-31就診于河北省人民醫(yī)院生殖遺傳科,因無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前篩查提示胎兒21、18、13、性染色體、其他染色體三體非整倍體高風(fēng)險(xiǎn)以及胎兒染色體拷貝數(shù)變異(copy number variations,CNVs)高風(fēng)險(xiǎn)而需要進(jìn)行產(chǎn)前診斷的孕婦為研究對(duì)象。孕婦年齡18~47歲,孕周18~28+3周。所有孕婦無(wú)產(chǎn)前診斷穿刺禁忌證,產(chǎn)后(引產(chǎn)后)接受電話隨訪,均簽署產(chǎn)前診斷知情同意書(shū)。本研究通過(guò)了河北省人民醫(yī)院倫理委員會(huì)的審核。
1.2 產(chǎn)前診斷 根據(jù)孕周的不同分別抽取羊水或臍血行胎兒染色體核型分析和染色體微陣列分析(CMA)檢測(cè),檢測(cè)方案、技術(shù)利弊由咨詢醫(yī)師詳細(xì)告知,孕婦知情選擇。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)數(shù)資料以相對(duì)數(shù)表示,組間比較采用χ2檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 胎兒染色體非整倍體異常類型及構(gòu)成比 NIPT提示染色體非整倍體高風(fēng)險(xiǎn)447例,其中21-三體高風(fēng)險(xiǎn)210例,18-三體高風(fēng)險(xiǎn)66例,13-三體高風(fēng)險(xiǎn)32例,SCA高風(fēng)險(xiǎn)122例,其他類型三體17例;經(jīng)染色體核型分析確認(rèn)21-三體174例、18-三體34例、13-三體4例、SCA 62例、其他類型三體1例,詳見(jiàn)表1。
表1 胎兒染色體非整倍體的異常類型及其陽(yáng)性預(yù)測(cè)值Table 1 Types and positive predictive values of fetal chromosomal aneuploidies
2.2 胎兒SCA異常類型及構(gòu)成比 經(jīng)染色體核型分析確認(rèn)SCA 62例,其中45,X 1例(1.56%)、47,XXX 11例(17.74%)、47,XXY 32例(51.62%)、47,XYY 10例(16.13%)、嵌合型8例(12.90%)。胎兒SCA異常類型見(jiàn)表2。余60例SCA高風(fēng)險(xiǎn)胎兒中1例染色體為46,XN,? del(X)q(11),引產(chǎn);1例染色體為46,XN,add(X8),失訪;2例染色體核型正常,因胎兒超聲異常引產(chǎn);2例核型正常失訪;54例核型正常分娩,發(fā)育正常。
表2 胎兒SCA異常類型Table 2 Types and composition of fetal sex chromosome aneuploidies
2.3 胎兒SNVs結(jié)果 NIPT提示CNVs高風(fēng)險(xiǎn)的胎兒81例,均行染色體核型分析及CMA檢測(cè),其中53例染色體核型及CMA均正常,11例染色體核型及CMA均有異常,17例染色體核型正常、CMA異常。CMA發(fā)現(xiàn)胎兒CNVs28例(PPV為34.57%),有明確致病意義者占24.69%(20例)。胎兒染色體核型和CMA異常結(jié)果及父母染色體結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 胎兒染色體核型和CMA異常結(jié)果及父母染色體結(jié)果Table 3 Fetal chromosomal abnormalities and parental chromosome results detected by karyotype analysis and chromosomal microarray analysis and pregnancy outcome
2.4 <35歲人群和≥35歲人群產(chǎn)前診斷結(jié)果異常率比較 本研究<35歲孕婦303例,經(jīng)產(chǎn)前診斷明確結(jié)果異常者147例,異常率為48.51%(147/303),其中以21-三體占比最多,為53.74%(79/147);≥35歲孕婦225例,經(jīng)產(chǎn)前診斷明確結(jié)果異常者158例,異常率為70.22%(158/225),其中21-三體占比最多,為60.13%(95/158)。<35歲人群和≥35歲人群產(chǎn)前診斷結(jié)果異常率比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=24.938,P<0.05)。
2.5 隨訪情況
2.5.1 胎兒染色體21-三體高風(fēng)險(xiǎn)隨訪情況 1例確診胎兒為21-三體的家屬拒絕隨訪;1例抽完羊水3 d后胎死宮內(nèi),核型確診為21-三體;2例核型為46,XN,+21(der)(21;21)(q10;q10),引產(chǎn);1例核型為47,XN,inv(9)(p12;q13),+21,引產(chǎn);1例核型為46,XN,der(4;21)(p10;q10),+21,引產(chǎn);8例核型為21-三體嵌合,均引產(chǎn);1例核型為46,XN,15ps+,del(21)(q22.3),引產(chǎn);1例核型為45,XN,?Der(18t)(18;21)(p11;q10),-21,女?huà)?,發(fā)育良好;1例核型正常,女?huà)耄叶《?,沒(méi)有耳道,余發(fā)育未見(jiàn)異常。余確診為21-三體的胎兒均引產(chǎn)。
2.5.2 胎兒染色體18-三體高風(fēng)險(xiǎn)隨訪情況 4例核型為47,XN,+18,引產(chǎn)后查看外觀,1例右足內(nèi)翻、頸后厚,1例六指,1例外觀青紫,1例外耳形態(tài)異常;1例18-三體嵌合,引產(chǎn)。余確診為18-三體的胎兒均引產(chǎn)。
2.5.3 胎兒染色體13-三體高風(fēng)險(xiǎn)隨訪情況 1例核型為47,Xn,+13,引產(chǎn)1例女?huà)?,唇裂?例核型為47,XN,+13[7]/46,XN[93],女?huà)耄l(fā)育正常。余確診為13-三體的胎兒均引產(chǎn)。
2.5.4 SCA高風(fēng)險(xiǎn)隨訪情況 62例確診為胎兒SCA,其中13例選擇繼續(xù)妊娠,包括低比例嵌合3例和1例47,XXX,[46]/46,XX[4],12例嬰兒分娩后發(fā)育良好,1例嬰兒因早產(chǎn)肺發(fā)育不良夭折;4例失訪。其他胎兒均引產(chǎn)。
2.5.5 胎兒染色體其他類型三體高風(fēng)險(xiǎn)隨訪情況 1例胎兒核型為47,XN,+mar[80]/46,XN[20],引產(chǎn)。其他胎兒核型均正常,1例胎兒因超聲異常引產(chǎn),1例胎兒因基因異常引產(chǎn),1例失訪,1例因母親妊高征剖宮產(chǎn)1例女?huà)?,分娩后肺不張? d后夭折。余12例正常分娩,發(fā)育正常。
2.5.6 染色體拷貝數(shù)變異高風(fēng)險(xiǎn)隨訪情況 胎兒染色體核型及CMA均有異常者共11例,其中1例出生,目前發(fā)育良好,余10例引產(chǎn);胎兒染色體核型正常、CMA異常者17例,這17例中染色體拷貝數(shù)變異臨床意義不明確/未見(jiàn)致病報(bào)道的有8例,7例選擇繼續(xù)妊娠,其中1例嬰兒具體情況未告知,其余6例嬰兒無(wú)明顯智力發(fā)育落后。
3.1 NIPT篩查胎兒染色體非整倍體的PPV及孕婦對(duì)SCA胎兒的妊娠選擇 本研究發(fā)現(xiàn),NIPT高風(fēng)險(xiǎn)的孕婦進(jìn)一步行產(chǎn)前診斷的PPV分別為21-三體82.86%、18-三體51.52%、13-三體12.5%、其他類型三體5.88%。PETERSEN等[6]對(duì)712例樣本進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果顯示NIPT對(duì)于21-三體、18-三體及13-三體的PPV分別為84%、76%及45%。CHEN等[7]研究發(fā)現(xiàn)NIPT對(duì)于21-三體、18-三體及13-三體的PPV分別為79.24%、54.84%及13.79%。HU等[8]研究發(fā)現(xiàn)NIPT對(duì)21-三體、18-三體、13-三體的PPV分別為80%、60%和14.28%。既往研究報(bào)道,21-三體的PPV為65%~94%,18-三體的PPV為47%~85%,13-三體的PPV為12%~62%[9-11]。本研究與以上文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果差異不大。13-三體、其他類型三體數(shù)據(jù)相對(duì)較少,各文獻(xiàn)報(bào)道差異較大。
SCA在新生兒中的發(fā)生率為1/1 200~1/400,胎兒期的發(fā)生率高達(dá)1/435[12],常見(jiàn)的SCA類型有性染色體單體(45,X)、性染色體三體(47,XXX、47,XXY及47,XYY)、其他非整倍體及各種形式的嵌合型性染色體異常[13]。但NIPT對(duì)于SCA檢測(cè)的準(zhǔn)確性一直備受爭(zhēng)議。PETERSEN等[6]在712例樣本檢測(cè)中,NIPT對(duì) 于45,X、47,XXX及 47,XXY的 PPV分別為26%、50%及87%。WANG等[14]檢測(cè)109例樣本后發(fā)現(xiàn)NIPT對(duì)于SCA的PPV僅為38%(6/16)。熊詩(shī)詣等[15]從35 827例患者的研究中證實(shí),NIPT對(duì)于 SCA的 PPV為 48.5%(32/66)。ZHANG等[16]對(duì)10 275例樣本的研究中發(fā)現(xiàn),NIPT對(duì)于SCA的PPV為54.54%(18/33)。PORRECO等[17]研究證實(shí),NIPT對(duì)于SCA的PPV為48.4%。本研究對(duì)528例NIPT陽(yáng)性樣本進(jìn)行研究,結(jié)果顯示NIPT對(duì)于SCA的PPV為50.86%(64/122),與熊詩(shī)詣等[15]、ZHANG 等[16]、PORRECO等[17]的結(jié)果更為接近,且47,XXY較其他染色體核型多見(jiàn),占51.62%(32/62),熊詩(shī)詣等[15]的研究也證實(shí),SCA中47,XXY占46.9%(15/32)。
SCA患者表型具有多樣性,部分患者終生沒(méi)有異常表型,如47,XXX及47,XYY[14]。有些表型非常輕微,臨床預(yù)后相對(duì)較好,可表現(xiàn)為身高發(fā)育異常、器官結(jié)構(gòu)異常、行為異常、發(fā)育落后、第二性征發(fā)育不良等[6]。本研究中62例確診為胎兒SCA的孕婦中,核型為47,XXX者2例、47,XXY者4例、47,XYY者3例(其中1例孕7個(gè)月早產(chǎn),因肺發(fā)育不良夭折)、低比例嵌合3例、47,XXX,[46]/46,XX[4]1例均選擇繼續(xù)妊娠,49例選擇終止妊娠,總體繼續(xù)妊娠率為20.97%(13/62)。而SO等[18]在針對(duì)香港399例胎兒SCA病例研究中發(fā)現(xiàn),一半以上的孕婦選擇了終止妊娠(總體終止妊娠率為55.6%)。熊詩(shī)詣等[15]的研究顯示,NIPT篩查胎兒為SCA的孕婦有50%能夠接受這一結(jié)果(總體繼續(xù)妊娠率為50%)。本研究中確診胎兒為SCA的孕婦中,20.97%選擇繼續(xù)妊娠,明顯低于熊詩(shī)詣等[15]及SO等[18]報(bào)道的40%~50%的總體繼續(xù)妊娠率,前一研究所在地區(qū)為上海,后一研究所在地區(qū)為香港,上海和香港地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平較高,孕婦及其家屬受教育程度較高,對(duì)疾病的認(rèn)識(shí)和接受程度也較高,所以考慮以上研究的總體繼續(xù)妊娠率較高可能與這些因素有關(guān)。本研究選擇繼續(xù)妊娠的孕婦平均年齡為31.5歲,其中1例孕婦44歲,有多次不良孕產(chǎn)史,因胎兒畸形引產(chǎn)1次,曾分娩2例嬰兒,分別因早產(chǎn)及急性肝炎夭折;1例孕婦37歲,夫婦雙方為再婚,再婚后自然流產(chǎn)1次,異位妊娠1次;余11例孕婦無(wú)特殊情況。部分選擇繼續(xù)妊娠的原因可能與年齡、多次不良孕產(chǎn)史、一些特殊情況有關(guān),亦有一部分孕婦及家屬選擇無(wú)條件地接受嬰兒。
3.2 NIPT篩查胎兒CNVs的PPV及孕婦對(duì)CNVs胎兒的妊娠選擇 染色體微缺失、微重復(fù)是由亞顯微結(jié)構(gòu)的染色體缺失或重復(fù)導(dǎo)致正?;蚴Ш獾囊环N染色體疾病,是胎兒出生缺陷的又一重要遺傳因素[19],約占所有遺傳性疾病的15%[20]。其臨床表現(xiàn)復(fù)雜多變,存在胎兒發(fā)育遲緩、智力低下、內(nèi)臟器官及外部表型多發(fā)畸形等臨床癥狀,因較少涉及致死基因常出生后死亡率不高可長(zhǎng)期殘疾存活,給社會(huì)及家庭帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān),值得出生缺陷防控工作者予以重視。傳統(tǒng)的核型分析是診斷染色體大片段及數(shù)目異常的金標(biāo)準(zhǔn),但較難分辨5 Mbp以下的染色體變異,并且核型分析還受技術(shù)人員的主觀判斷能力影響。CMA技術(shù)是新近發(fā)展起來(lái)的分子檢測(cè)技術(shù),可在全基因組水平進(jìn)行掃描,對(duì)檢測(cè)染色體非平衡異常具有突出優(yōu)勢(shì),已成為現(xiàn)階段檢測(cè)CNVs的主要技術(shù)。本研究中NIPT提示CNVs高風(fēng)險(xiǎn)的胎兒81例,其中11例染色體核型及CMA均有異常,17例染色體核型正常、CMA異常,CMA檢測(cè)的PPV為34.57%(28/81),其中CMA有明確致病意義者20例,占24.69%。姜楠等[21]對(duì)NIPT樣本中CNVs高風(fēng)險(xiǎn)的52例孕婦行CMA,共檢出與NIPT結(jié)果較一致的拷貝數(shù)變異15例,PPV達(dá)28.85%。HU等[8]對(duì)NIPT提示CNVs高風(fēng)險(xiǎn)的孕婦進(jìn)行驗(yàn)證,PPV為36.11%。CHEN等[7]對(duì)NIPT提示CNVs高風(fēng)險(xiǎn)的孕婦進(jìn)行驗(yàn)證,PPV為28.99%。譚玲瓏等[22]對(duì)NIPT樣本中CNVs高風(fēng)險(xiǎn)的114例孕婦進(jìn)行驗(yàn)證,PPV為32.46%。本研究結(jié)果與以上結(jié)果一致。本研究中11例胎兒染色體核型及CMA均有異常,其中1例出生,其核型為46,XN,dup(15)(q21.2q22.2),芯片15q21.2q22.2 12 Mb重復(fù),已有小于該片段重復(fù)與腦積水、小頭畸形、全面發(fā)育遲緩等臨床表型相關(guān)的病例報(bào)道,目前嬰兒發(fā)育良好。引產(chǎn)的10例中,1例核型為46,XN,add(21)(p10),芯片為10p15.3p12.1×3,26.62 Mb重復(fù),孕婦核型為46,XX,t(10;21)(p10;q10);1 例核型為 46,XN,del(5)(p13.2p15.3), 芯 片 5p15.33p13.2×1 35.7 Mb缺失,5q34q35.3×3 15.2 Mb重復(fù)(貓叫綜合征),孕婦核型正常,男方核型46,XY,inv(5)(p13.2q34)。從上述結(jié)果分析,父母一方染色體存在平衡易位或臂間倒位時(shí),胎兒的染色體易發(fā)生大片段和/或小片段的缺失/重復(fù);核型結(jié)果和芯片結(jié)果可能存在不一致,本研究中1例核型為21號(hào)染色體重復(fù),芯片為10號(hào)染色體微重復(fù);芯片不能檢測(cè)低比例的嵌合,本研究中核型為 45,XN,-18[42]/46,Xn,i(18)p10[4]/46,Xn,i(18)q10[1],芯片只檢測(cè)到18號(hào)染色體的微缺失,有文獻(xiàn)報(bào)道稱 CMA 不能檢測(cè)<10%的低比例嵌合體[23],本研究也能證實(shí)這點(diǎn);芯片檢測(cè)不到拷貝數(shù)正常的染色體的平衡易位和臂間倒位,本研究中核型為46,XN,del(2)(p25p24),del(2)(p22p21),inv9(q12q13),芯片只檢測(cè)到2號(hào)染色體的微缺失。
本研究中,胎兒染色體核型正常、芯片異常者17例,這17例中有8例的芯片臨床意義不明確/未見(jiàn)致病報(bào)道,占9.88%(8/81)。蔣宇林等[24]研究發(fā)現(xiàn)CMA檢測(cè)臨床意義未明 CNVs占被檢總病例數(shù)的15.3%。本研究芯片臨床意義不明確的孕婦中1例失訪、7例選擇繼續(xù)妊娠。其中1例16號(hào)染色體存在2.8 Mb的缺失,分娩1例男嬰,嬰兒具體情況未告知;1例18號(hào)染色體存在866.4 Kb的重復(fù),分娩1例女?huà)?,雙手為六指,余發(fā)育未見(jiàn)異常;余5例嬰兒發(fā)育正常。本研究結(jié)果提示,CMA結(jié)果臨床意義不明確或未見(jiàn)致病報(bào)道,選擇繼續(xù)妊娠者,除了1例嬰兒具體情況未告知,其余嬰兒無(wú)明顯智力發(fā)育落后,并需要長(zhǎng)時(shí)間隨訪。所以,對(duì)于臨床意義未明的CNVs,遺傳咨詢醫(yī)師無(wú)法給出孕婦及家屬一個(gè)非常明確的答復(fù),這也是CMA的一個(gè)弊端。
3.3 <35歲人群和≥35歲人群產(chǎn)前診斷結(jié)果異常率分析 本研究對(duì)年齡進(jìn)行了分組,≥35歲NIPT篩查高風(fēng)險(xiǎn)的患者經(jīng)產(chǎn)前診斷明確結(jié)果異常的比例明顯高于<35歲人群。育齡婦女隨著年齡的增長(zhǎng),卵子的質(zhì)量逐年下降,由于本身或外界因素的影響導(dǎo)致染色體畸變和基因突變的機(jī)會(huì)增多,更容易生育有缺陷的患兒。
3.4 染色體核型/芯片正常胎兒的妊娠結(jié)局 在隨訪中發(fā)現(xiàn)經(jīng)產(chǎn)前診斷確認(rèn)染色體核型/芯片正常的病例中,1例分娩后發(fā)現(xiàn)右耳小耳畸形,沒(méi)有耳道,考慮先天發(fā)育異常;1例孕38周因妊高征剖宮產(chǎn)1例女?huà)耄置浜蠓尾粡垼? d后夭折;1例因法洛四聯(lián)征引產(chǎn);1例產(chǎn)前超聲提示頸項(xiàng)皺褶厚度較厚、羊水過(guò)少、雙腎實(shí)質(zhì)回聲增強(qiáng)、下腹部回聲增強(qiáng),引產(chǎn);1例孕29周早產(chǎn)1例男嬰,分娩后呼吸窘迫,腹脹,50 d后夭折;1例嬰兒夭折,具體原因未告知。雖然胎兒的染色體正常,分娩后可能會(huì)存在自身發(fā)育異常,也可能會(huì)因?yàn)樵绠a(chǎn)并發(fā)癥夭折。
總之,本研究獲得了真實(shí)的NIPT篩查染色體非整倍體的PPV數(shù)據(jù),并初步探討孕婦對(duì)于SCA及染色體微缺失、微重復(fù)胎兒的妊娠選擇,為臨床遺傳咨詢及處理提供了更多的參考。本研究的局限性在于NIPT在篩查染色體微缺失、微重復(fù)中收集的病例數(shù)相對(duì)偏少,得出的結(jié)論還有待進(jìn)一步收集資料進(jìn)行確認(rèn),以增加結(jié)論的可信度。此外,CMA也存在局限性。因此,建議產(chǎn)前篩查提示染色體存在可疑異常(染色體偏多/偏少/微缺失/微重復(fù))時(shí),要同時(shí)行染色體核型分析及CMA檢查,以便發(fā)現(xiàn)染色體倒位、平衡易位、低比例嵌合以及某些形態(tài)上的異常,提高胎兒染色體異常的檢出率。
本研究局限性:
無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測(cè)(NIPT)在篩查染色體微缺失、微重復(fù)中收集的病例數(shù)相對(duì)偏少,在今后的研究中本課題組將增加染色體微缺失、微重復(fù)的病例數(shù),為孕婦及家屬對(duì)于妊娠的選擇提供更多的參考。
作者貢獻(xiàn):羅艷進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì),文章的可行性分析,文獻(xiàn)/資料收集、整理,撰寫(xiě)論文;崔志強(qiáng)進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)控及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析;羅艷、趙兵依、李亞麗進(jìn)行論文的修訂、英文的修訂;孫艷美、田海深、張艷賞進(jìn)行數(shù)據(jù)整理;高健、崔志強(qiáng)負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校,對(duì)文章監(jiān)督管理。
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