黃婷婷 黎俏 袁慧珍 王欣榮 劉艷秋
江西省婦幼保健院醫(yī)學(xué)遺傳中心(南昌 330006)
出生缺陷是指嬰兒在出生前所發(fā)生的結(jié)構(gòu)、功能或者代謝異常等,導(dǎo)致出生缺陷的常見原因之一為染色體異常。傳統(tǒng)染色體核型分析技術(shù)可檢測出染色體數(shù)目和大片段結(jié)構(gòu)異常,是產(chǎn)前診斷胎兒染色體異常的“金標(biāo)準(zhǔn)”,但該技術(shù)需經(jīng)過細(xì)胞培養(yǎng)導(dǎo)致檢測周期長、分辨力低且無法檢出染色體片段小于5 Mb 的拷貝數(shù)變異(copy number variations,CNVs)[1-2]。染色體微陣列分析(chromosome microarray analysis,CMA)則能在全基因組亞顯微水平上檢測出1 kb 以上的CNVs,從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)染色體核型分析技術(shù)上的不足,增加異常染色體的檢出率,被逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[3-4]。但CMA 在產(chǎn)前診斷臨床應(yīng)用中的具體價值評估則需要更大量的數(shù)據(jù)支持。本研究通過回顧性分析4 854 例胎兒樣本的染色體核型分析及CMA 檢測結(jié)果,比較兩種方法優(yōu)缺點,為更好地產(chǎn)前遺傳咨詢和對胎兒進(jìn)行預(yù)后評估提供依據(jù)。
1.1 資料
1.1.1 研究對象 取2020年1月至2021年12月因不同指征在江西省婦幼保健院醫(yī)學(xué)遺傳中心行介入性產(chǎn)前診斷的孕婦4 854 例。獲取的胎兒樣本同時行染色體核型分析及CMA 檢測,在產(chǎn)前診斷術(shù)前孕婦及家屬進(jìn)行詳細(xì)遺傳咨詢并簽署知情同意書。
1.1.2 有創(chuàng)性產(chǎn)前診斷指征 有創(chuàng)性產(chǎn)前診斷指征主要有:血清學(xué)生化篩查或無創(chuàng)DNA 產(chǎn)前檢測高風(fēng)險;胎兒超聲軟指標(biāo)陽性或結(jié)構(gòu)異常,孕婦高齡(預(yù)產(chǎn)期年齡≥35 周歲);夫婦之一染色體異常;異常孕產(chǎn)史及醫(yī)師認(rèn)為需進(jìn)行產(chǎn)前診斷的其他情況等。
1.2 方法
1.2.1 介入性產(chǎn)前診斷 根據(jù)指征,排除介入性產(chǎn)前診斷禁忌證后,對不同孕周夫婦選擇合適的介入性產(chǎn)前診斷方案(經(jīng)腹絨毛活檢術(shù)、羊膜腔穿刺術(shù)或臍靜脈穿刺術(shù)),所有孕婦及家屬均行遺傳咨詢并簽署知情同意書。
1.2.2 染色體核型檢查 在無菌條件下將產(chǎn)前診斷術(shù)后獲得的胎兒樣本經(jīng)細(xì)胞接種、培養(yǎng)、收獲、制片、G 顯帶后上機(jī),分析5 個核型,至少計數(shù)20 個細(xì)胞分裂相,必要時增加計數(shù)量。
1.2.3 CMA 根據(jù)基因芯片實驗操作流程對所獲得的胎兒樣本全基因組DNA 進(jìn)行分析處理。參照美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)學(xué)會(ACMG)和臨床基因組資源(ClinGen)對CNVs 結(jié)果進(jìn)行致病性解讀,目前分五類[5]:致病性CNVs(pCNVs)、可能致病性CNVs(lpCNVs)、臨床意義未明CNVs(VUS)、可能良性CNVs 和良性CNVs。必要時抽取父母外周血樣本行CMA 驗證,有助于胎兒預(yù)后分析。
1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 用Excel 表格記錄所有數(shù)據(jù),SPSS 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析處理。計數(shù)資料以例數(shù)或百分?jǐn)?shù)(%)表示,應(yīng)用χ2檢驗對不同組間的差異進(jìn)行比較,P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 檢出的胎兒異常染色體分類情況 共4 854例孕婦因不同指征于我院行有創(chuàng)性產(chǎn)前診斷,通過CMA 聯(lián)合染色體核型分析共檢出848 例染色體異常,其中540 例為致病性染色體異常,致病性染色體異常檢出率達(dá)11.12%(540/4 854)。致病性染色體異常中除染色體非整倍體外CMA 檢出151 例pCNVs 和可能致病性CNVs,檢出率為3.11%(151/4 854),其中108 例為染色體核型正常,CMA 檢出異常,故CMA 增加胎兒致病性染色體異常檢出率為2.22%(108/4 854);CMA 還檢出VUS 224 例,占比26.42%。染色體核型分析檢出75例染色體平衡重排(易位/倒位/插入)等,CMA 正常(表1)。
表1 胎兒異常染色體檢出情況Tab.1 Detection of fetal abnormal chromosomes
2.2 不同產(chǎn)前診斷指征CMA 檢出pCNVs 及可能致病性CNVs 情況 CMA 檢出的151 例pCNVs 和可能致病性CNVs 孕婦產(chǎn)前診斷指征不同,主要為胎兒超聲異常83 例,占比54.97%。胎兒超聲異常為結(jié)構(gòu)異常及超聲軟指標(biāo)陽性,胎兒超聲軟指標(biāo)包括:單臍動脈、鎖骨下動脈迷走、鼻骨發(fā)育不良,心室強(qiáng)光點,腎集合管分離,腎臟回聲增強(qiáng),脈絡(luò)叢囊腫、側(cè)腦室增寬及長骨稍短等等;其次為無創(chuàng)DNA 產(chǎn)前檢測高風(fēng)險30 例,占比19.87%;血清學(xué)篩查高風(fēng)險14 例,占比9.27%。見表2。
表2 pCNVs 及可能致病性CNVs 產(chǎn)前診斷指征分析Tab.2 Analysis of prenatal diagnosis indications of pCNVs and possible pathogenic CNVs
2.3 染色體核型分析與CMA 結(jié)果不一致情況分析 染色體核型分析與CMA 結(jié)果不一致9 例,其中5 例為染色體核型未見明顯異常,而CMA 提示為不同染色體非整倍體嵌合體,其中4 例終止妊娠,1 例為性染色體46,XX 與47,XXX 嵌合體,目前隨訪中;染色體核型分析發(fā)現(xiàn)3 例額外小標(biāo)記染色體(small supernumerary marker chromosome,sSMC),其中1 例為嵌合體,經(jīng)CMA 檢測2 例未見明顯異常,遺傳咨詢后繼續(xù)妊娠結(jié)局良好,1 例明確該變異位于4p16.3q12 及8p23.3p23.1 處,4p16.3q12重復(fù)片段約56.23 Mb(pCNVs),8p23.3p23.1 重復(fù)片段約8.88 Mb(VUS),經(jīng)遺傳咨詢后選擇終止妊娠。見表3。
表3 染色體核型分析與CMA 結(jié)果不一致情況Tab.3 Inconsistency between chromosome karyotype analysis and CMA results
染色體異常是導(dǎo)致出生缺陷的重要原因,包括染色體數(shù)目異常和染色體結(jié)構(gòu)異常[6],如13、18、21-三體綜合征及微缺失微重復(fù)綜合征(micro-deletion and microduplication syndromes,MMS)等。MMS 是由于染色體微結(jié)構(gòu)改變所導(dǎo)致的微小片段的缺失和重復(fù),主要是由于特定染色體區(qū)域的CNVs 而引起的,目前已明確由CNVs 所致的染色體微缺失及微重復(fù)綜合征有300 余種[7],傳統(tǒng)產(chǎn)前診斷方法是對有產(chǎn)前診斷指征的孕婦進(jìn)行絨毛活檢、羊膜腔穿刺、臍靜脈穿刺、胎兒活檢等獲取胎兒細(xì)胞行染色體核型分析,常規(guī)染色體核型分析會漏診5 Mb 以下的CNVs 所致的出生缺陷[8]。CMA 技術(shù)分辨率高,可用于未經(jīng)培養(yǎng)的DNA 樣本,檢測周期短,自動化程度較高,彌補(bǔ)了核型分析的不足[9]。在染色體核型分析正常但超聲提示有結(jié)構(gòu)異常的胎兒中,發(fā)現(xiàn)存在6%~7%明確致病或可能致病的CNVs[10]。本研究中共4 854 例孕婦因不同指征于我院行有創(chuàng)性產(chǎn)前診斷,通過CMA 聯(lián)合染色體核型分析共檢出848 例染色體異常,其中540 例為致病性染色體異常,致病性染色體異常檢出率達(dá)11.12%(540/4 854)。致病性染色體異常中除染色體非整倍體外CMA 檢出151 例pCNVs,檢出率為3.11%(151/4 854),其中43 例為染色體核型分析及CMA 均檢出異常,108 例為染色體核型正常,CMA 異常,CMA 增加胎兒致病性染色體異常檢出率為2.22%(108/4 854)。
2013年CMA 技術(shù)己被美國婦產(chǎn)科學(xué)會和母胎醫(yī)學(xué)協(xié)會推薦作為一線檢測技術(shù)應(yīng)用于存在產(chǎn)前超聲結(jié)構(gòu)畸形的胎兒中[11];我國2014年的CMA技術(shù)在產(chǎn)前診斷中的應(yīng)用專家共識中也提出,當(dāng)超聲提示胎兒存在結(jié)構(gòu)異常時應(yīng)在使用染色體核型分析技術(shù)基礎(chǔ)上同時應(yīng)用CMA,這樣可以提高pCNVs 的檢出率;同時推薦當(dāng)胎兒出現(xiàn)結(jié)構(gòu)異常時,CMA 可作為一線檢測手段[12]。有研究[13-14]發(fā)現(xiàn),在骨骼發(fā)育異常胎兒中聯(lián)合使用CMA 對pCNVs 檢出率較單純傳統(tǒng)染色體核型分析增加8.7%~16%。有數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),當(dāng)胎兒出現(xiàn)單一中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常時,pCNVs 檢出率為5.86%,當(dāng)胎兒出現(xiàn)多個中樞神經(jīng)系統(tǒng)異?;蚝喜⑵渌Y(jié)構(gòu)異常時,pCNVs 檢出率為12.3%[15]。在超聲提示胎兒存在先天性心臟病時,CMA 可增加3.0%的pCNVs 或lpCNVs 檢出率[16]。在本研究中CMA 檢出151 例pCNVs,其中83 例產(chǎn)前診斷指征為胎兒超聲結(jié)構(gòu)異?;蛱撼曑浿笜?biāo)陽性,占比54.97%(83/151)。
本研究中發(fā)現(xiàn)有染色體核型分析與CMA 結(jié)果不一致情況,其中5 例為染色體核型未見明顯異常,而CMA 提示為不同染色體非整倍體嵌合體,其中4 例終止妊娠,1 例為性染色體46,XX 與47,XXX 嵌合體,孕婦及家屬經(jīng)過遺傳咨詢后考慮繼續(xù)妊娠,妊娠結(jié)局目前仍在隨訪中;1 例為核型提示7 號染色體三體嵌合體,嵌合比例22%,為單瓶生長,但CMA 結(jié)果未見明顯異常,經(jīng)遺傳咨詢后,孕婦及家屬決定繼續(xù)妊娠,隨訪妊娠結(jié)局良好,新生兒正常。染色體核型分析與CMA 結(jié)果不一致可能與核型分析需要細(xì)胞培養(yǎng)有關(guān),在細(xì)胞培養(yǎng)過程中存在細(xì)胞克隆優(yōu)勢生長情況,造成染色體數(shù)目異常的假性嵌合或嵌合比例不真實,而未經(jīng)培養(yǎng)的胎兒組織進(jìn)行CMA 檢查更能說明嵌合真實情況[17]。CMA 計算出的嵌合比例與采用的探針密度相關(guān),不能檢出低比例的嵌合體。在產(chǎn)前診斷應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的染色體核型分析聯(lián)合CMA技術(shù)可以增加染色體嵌合體的檢出率[18]。
sSMC 是指存在結(jié)構(gòu)異常的染色體,異常片段來源無法通過常規(guī)染色體核型分析辨別[19]。有報道sSMC 在新生兒中的檢出率約為0.44‰,在產(chǎn)前診斷胎兒中的發(fā)生率為0.75‰[20]。LIEHR 等[21]認(rèn)為,sSMC攜帶者的臨床表型與sSMC 攜帶的基因劑量效應(yīng)及印記介導(dǎo)的表觀遺傳相關(guān),當(dāng)核型分析發(fā)現(xiàn)胎兒為sSMC 攜帶時,須行染色體微陣列分析檢測或高通量測序,以便能更準(zhǔn)確地判斷sSMC來源及致病性。本研究染色體核型分析發(fā)現(xiàn)3 例sSMC,其中1 例為嵌合體,但無法檢測其額外染色體的來源及致病性,經(jīng)CMA 檢測2 例未見明顯異常,遺傳咨詢后繼續(xù)妊娠結(jié)局良好,1例明確該變異位于4p16.3q12及8p23.3p23.1 處,4p16.3q12 重復(fù)片段約56.23 Mb,累及183 個OMIM 基因。涉及染色體大片段的重復(fù),不排除胎兒可能會具有染色體病的常見臨床表型,綜合考慮為pCNVs;8p23.3p23.1重復(fù)片段約8.88 Mb,根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)庫及文獻(xiàn)資料,綜合考慮為VUS,結(jié)合其超聲提示胎兒主動脈弓縮窄,透明隔欠清,最后經(jīng)遺傳咨詢后孕婦及家屬決定終止妊娠。CMA 可對未知來源sSMC 進(jìn)行檢測,明確該遺傳物質(zhì)來源及片段大小,更好地指導(dǎo)臨床進(jìn)行遺傳咨詢[22]。
本研究中染色體核型分析發(fā)現(xiàn)75 例平衡重排(易位/倒位/插入)攜帶者,而CMA 未見明顯異常。平衡重排一般不影響妊娠結(jié)局,但如果父母中的一方是攜帶者,對未來的妊娠仍有生殖影響[23]。CMA 技術(shù)在染色體平衡重排等檢測方面存在一定的局限性,也被視為不能完全替代傳統(tǒng)核型分析技術(shù)的重要原因之一。同時隨著CMA 技術(shù)在產(chǎn)前診斷中的應(yīng)用,會增加VUS 的檢出率[24],VUS 是指CNVs 在目前已知數(shù)據(jù)庫和文獻(xiàn)資料中未找到對應(yīng)的片段,且片段內(nèi)含有的基因功能不明確,與臨床表型相關(guān)性也不明確,對VUS 的判讀和解釋仍面臨很大困難及挑戰(zhàn),增加孕婦及家屬的焦慮,甚至可能造成健康胎兒妊娠的終止。
綜上,染色體核型分析聯(lián)合CMA 可以增加異常染色體檢出率[25],兩種技術(shù)相輔相成,為產(chǎn)前診斷及遺傳咨詢提供更準(zhǔn)確及詳細(xì)的信息。CMA 技術(shù)在產(chǎn)前診斷臨床應(yīng)用中,需通過數(shù)據(jù)的不斷累積,增強(qiáng)對檢測到的CNVs 進(jìn)行致病性判讀能力,提高數(shù)據(jù)的可信度。