染色体微阵列分析在单纯不良孕产史孕妇产前诊断中的应用(全文)

1、染色体微阵列分析在单纯不良孕产史孕妇产前诊断中的应用（全文）我国母婴保健法规定，对曾经分娩过先天性严重缺陷婴儿的孕妇应进行产前诊断 。先天缺陷儿发生的病因复杂，遗传学异常是造成 先天缺陷的重要原因。目前产前遗传学诊断的主要方法是染色体微阵列分析（ chromosomal microarray an alysis, CMA），其检测范围包括了部分染色体病和基因组病，一些临床指南认为该技术可用于所有需要产前诊断的孕妇2-3。由此产生了一种认知，认为不 良孕产史的孕妇均需要进行产前CMA检测。然而，不良孕产史的遗传学病因复杂多样，包括染色体病、基因组病、单基因病等，而CMA并不能覆盖所有遗传异常。对

2、于不同病因造成的不良孕产史， 再次妊娠时，如胎儿未出现明确的CMA检测指征（如超声结构异常）时，CMA 检测是否可成为普适性的检测值得思索。本研究总结单中心6年间单纯因“不良孕产史”行CMA检测的病例，分析不同先证者遗传学病因时CMA产前诊断的异常检出情况，探讨CMA在单纯不良孕产史孕妇中应用的注意事项。一、资料与方法1. 研究对象：2014年6月至2020年7月间，共5 563例孕妇在南京 大学医学院附属鼓楼医院应用CMA进行产前诊断，本研究回顾性纳入其中单纯因“不良孕产史”既往生育/妊娠异常患儿/胎儿（遗传学诊 断明确或不明确）进行产前诊断的病例。纳入标准：既往生育或妊娠出生缺陷患儿，本次

3、妊娠已进行超声检查确定宫内妊娠，且暂未发现胎儿有明确异常。排除标准：（ 1 ）此次妊娠产前筛查实验提示“高风 险”；（2 ）不良孕产史仅是反复早孕期自然流产。最终纳入孕妇169例（胎儿 172 例），包括 2 例双胎妊娠孕妇和 1 例孕妇 2 次单胎妊娠。 所采集样本 27 例为绒毛， 145 例为羊水。孕妇年龄为（ 32.3 ±4.68 ） 岁（ 2353 岁）。2. CMA 检测方法：基因组 DNA 提取、 CMA 实验及分析、验证流程 按本中心常规操作流程 4 进行。所用芯片为 Affymetrix CytoScan 750K （美国 ThermoFisher 公司），分析软件

4、为 ChAS 4.0 。拷贝数 变 异 （ copy number variations, CNVs ）的 性 质 主 要 依 据 ClinGen2019 年颁布的指南 5 进行判读。 CNVs 的报告标准为：（ 1 ） 在具有重要临床意义的区域，DNA拷贝缺失100 kb ; （ 2）在已知具有重要临床意义的区域外，连续 DNA 拷贝缺失达 500 kb 以上，连 续拷贝重复达 1 MB 以上（在这些区域内的探针密度达到每 100 kb 具有 20 个以上探针，同时存在一个在线人类孟德尔遗传基因）。3. 分组及分析：根据先证者遗传学异常的类型和遗传来源以及CMA预期检出情况，分为高风险组、低

5、风险组和风险不明组。高风险组 19 例，包括先证者为父母来源的病理性 CNVs 11 例，先证者为父 /母来 源的染色体异常 8 例；低风险组 113 例，包括先证者全外显子测序和/ 或 CMA 未发现异常 6 例，先证者为明确的单基因病 31 例，新发致病性CNVs 47例，新发染色体异常29例；风险不明组 40例，先证者均未进行遗传学检测。见表1表1不良孕产史病因分类及染色体微阵列分折 产前诊断异常检出情况分组及先证者情况例数检出异常胎儿例数商风险组19R遗传性荷切数变界116父母来源的遗传科讪色体异常2低凤险组1131全外妊于组测序丿染色体微阵列分折木见并常&0单基胃病310常染

6、色林显性遗传性疾病90常湮色体隐性遗传性疾病160X连犠遗传性挨病51新发挎処数变界470新发染色体舁常29021-三体生育史°140性染色体界第3(其他120风险不明组400先证看未行遗传学检测400合计1729注；'包括 1 例先证者 der(21;21)(ql0;ql0)型 21-三休.我父小染色休为45AYJ&r(2L2l)(qlO:qlO)女方再婚疳妊皈行产前 诊断二、结果172 例胎儿中， CMA 共检出异常 9 例，占 5.2% 。见表 1 。1. 高风险组： 19 例中检出异常 8 例。其中先证者为遗传性 CNVs 者11 例中，检出 6 例胎儿异常，

7、均与父母所携带的异常相关。先证者为 父母来源的遗传性染色体异常 8 例中检出异常 2 例。其中 1 例(表 2 例 7 )因前次妊娠外院 CMA 提示 4p- 三体要求产前诊断，行 CMA 检 测前未行超声结构筛 查和双亲遗传学检 测， 羊水 CMA 提示 arrGRCh37 4p16.3q11(68,345-52,685,982)X3，夫妻双方染色体检查提示男方染色体为 46,XY,t(4;14)(p10;q10)，证明胎儿 CMA 异常与其父亲染色体异常相关； 另 1 例(表 2 例 8) CMA 提示为 21- 三体， 先证者胎儿染色体为 46,XX,+21,der(21;21)(q10

8、;q10) ，夫妻双方染 色体检查发现男方染色体为45,XY,der(21;21)(q10;q10)。 CMA 检出异常胎儿情况见表 2 。2. 低风险组： 113 例中检出 1 例异常(表 2 例 9)， CMA 结果为arrGRCh3722q11.22q11.23(22,997,928-25,002,659) X 3 ， 为22q11.22q11.23 微重复， 属于新发变异， 该家系先证者为 Duchenne 肌营养不良( Duchenne muscular dystrophy, DMD)基因变异。3. 风险不明组：未检出 CMA 异常胎儿。« 2 g PT，色佯逆阡刖打忻姑甲

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12、int fil ?r f- f3 Die beiirw rv usic u I iir dy M ri>ph -三、讨论CMA除可检出染色体水平的剂量改变外，还可检出传统G显带染色体分析无法检出的亚显微水平的变异，分辨率提高了近 100倍。CMA可检出100400 kb以上的基因组不平衡改变（缺失 /重复），包括 染色体非整倍体改变、整倍体改变以及基因组小片段缺失或重复。1. CMA可作为染色体异常或基因组不平衡家系产前诊断的一线方法： 经典的细胞遗传学理论认为，相互易位个体可形成18种配子，仅 2种为基因组平衡的配子。但是由于其中一些配子无法受孕，因此对于大多数易位来说，活产儿异常的风

13、险小于理论风险。一般来说，因 活产儿异常而进行双亲染色体检查发现的易位携带者，再孕时约有5%30% 的风险生育基因组不平衡的后代7】。本研究中8例因双亲之一染色体易位而导致不良孕产史的孕妇中，1 例在早孕期行绒毛活检CMA 检查时发现了与易位相关的病理性变异， 继而在中孕期超声检查 中 发 现 “胎 儿 室 间 隔 缺 损 ”； 另 1 例 父 亲 染 色 体 异 常 45,XY,der(21;21)(q10;q10)， 理 论 上 分 裂 时 可 产 生 带der(21;21)(q10;q10) 和不带 der(21;21)(q10;q10) (即 21 号染色体 缺失)的 2 种配子。由于

14、 21- 单体胚胎难以存活，因此可存活至中孕 期的几乎都是 21- 三体。当然，对于染色体相互易位造成子代不平衡 易位而导致的表型效应，应进行个体分析。本组病例数有限，尚不足 以展开讨论。 需要注意的是， CMA 无法区分平衡易位携带者和核型正 常者。亲本来源的 CNVs ，理论上再发风险为 50% 。本研究中， 11 例先证者 的 CNVs 由父/母遗传而来， 再次妊娠时产前 CMA 检测检出 6例异常。 即使在同一家系中，携带同一 CNVs 的个体之间，也可出现表型的差 异。因此，不能以亲本的表型来推测胎儿的表型。胎儿表型因受到发 育阶段和影像学检查的局限，即使 CNVs 与超声结构异常高

15、度相关， 通常也需要在中晚孕期才能发现， 如本研究中 17q12 缺失的多囊肾家 系(表 2 例 1 )。对于遗传性 CNVs ，早孕期通过绒毛穿刺进行 CMA 检测，可以将诊断时间大大前移。因此， CMA 检测可作为这一组孕妇 的一线产前检测手段 32. 低风险组孕妇 CMA 异常检出率与无产前诊断指征孕妇相当：大样 本临床研究和 meta 分析发现，即使羊水染色体核型正常，超声也没 有异常发现， CMA 仍可检出 0.5%1.7% 的病理性变异 8-9 ，因此美 国母胎医学会认为所有进行侵入性产前诊断的孕妇均可选择 CMA 10 。我国最新发布的“拷贝数变异检测在产前诊断中的应用指南” 也

16、明确列出了若干适应证， 不明原因的不良孕产史即是适应证之一 3 。 本研究 113 例低风险孕妇中仅 1 例孕妇在进行羊水单基因病 （前一胎 儿 DMD 基因变异，孕妇为携带者）检测同时行 CMA ，意外检出胎儿 新发 22q11.22-q11.23 重复， 该变异携带者个体表型轻重不等， 呈现 出从正常至严重发育落后、语言发育迟缓的谱系。低风险组孕妇总体 胎儿 CNVs 异常检出率为 0.9% （1/113 ），与文献报道的无指征或单 纯高龄孕妇 CMA 异常检出率 8 相当。因此，不良孕产史孕妇如果无 染色体异常高风险因素且胎儿无超声异常发现，其产前CMA 检出率与无指征产前诊断孕妇相比并

17、无明显增加，是否行产前CMA 检测需要结合家属意愿进行综合评估，而并非一线推荐。曾妊娠过染色体非整倍体胎儿的妇女再次妊娠时，通常认为胎儿染色 体异常的风险增加，但这一结论源于上世纪80 年代欧洲羊水穿刺的数据 11 。 2004 年的一项研究认为这种风险增加可能与再孕时孕妇年 龄增加有关，因为校正孕妇年龄后，既往有染色体三体妊娠史的妇女 与没有染色体异常胎儿妊娠史的妇女相比，再孕时胎儿染色体三体的 发生率并无增加（ OR=1.3 ， 95%CI ：0.72.1 ）12 。本研究低风险组 中有 14 例 21- 三体患儿生育史和 3 例性染色体非整倍体患儿生育史， 无一例胎儿 CMA 异常。与 21 世纪初相比，对于常见的非整倍体，目 前有更多灵敏度、特异度以及阳性预测值更高的筛查手段，因此对于 这一组不良孕产史的妇女，再孕时是否将侵入性产前诊断作为一线检 测方法，值得探索。对于 CMA 分辨率以下的基因组变异， 或者单个基因内部的缺失 / 重复、 单碱基突变， CMA 均无法检测，因此先证者为单基因突变时，应选择 基因序列检测方法。 再发风险按孟