探讨单纯性染色体18P部分三体综合征患者的产前诊断特点。
联合运用传统染色体核型分析和染色体微阵列(chromosome microarray analysis, CMA)基因芯片技术对家系成员行染色体核型分析和基因组拷贝数变异检测。
胎儿羊水染色体核型结果为46,XY,der(18), 父母双方染色体核型均未见异常; 胎儿基因芯片检测结果为arr [hg19]18p11.31p11.21(3,521,718-15,099,116)×3, 即胎儿基因组18号染色体短臂p11.31p11.21区域存在11.58 Mb的片段重复, 父母双方基因芯片结果均为阴性, 提示该胎儿的18号染色体结构重排为新发生的。
在一个有不良生育史家系的胎儿中检出一个罕见新发的单纯性染色体18p部分三体变异, 这是世界少见的单纯性染色体18p部分三体综合征的产前病例报道。联合运用传统染色体核型分析和CMA基因芯片技术在预防不良产史家系中胎儿出生缺陷的产前诊断中具有重要的临床应用价值。
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人类染色体微缺失微重复综合征多而复杂, 且85%~95%[1]为新发突变, 其发病风险与母亲年龄无显著关联。DECIPHER数据库对有明确拷贝数变异(copy number variation, CNV) 注释的疾病进行了系统收录, 截至2016年6月, 收录的已命名染色体微缺失微重复综合征达70种, 病例达50 000多例。染色体微缺失微重复是随着基因芯片、二代测序等高分辨的基因组拷贝数变异检测方法的临床应用而逐渐为临床医生接受和认识的。
单纯性18号染色体短臂部分三体综合征是极其罕见的, 最早是由Jacobsen和Mikkelsen[2]于1968年报道。至今, 文献中报道的单纯性染色体18p部分三体综合征患者仅有25例, 这25例已报道的病例中大部分是基于传统的细胞遗传学染色体核型分析和荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术诊断的。由于传统遗传学诊断技术的局限性和该综合征的罕见性, 使得对于单纯性染色体18p部分三体综合征患者的临床表型难以定义, 目前也暂无此类患儿的产前超声影像学特征描述。单纯性染色体18p部分三体综合征患者的共有临床表型非常少: 只存在不同程度的智力低下/生长发育迟缓、多变的面容异常和癫痫。本文为世界罕见的单纯性染色体18p部分三体综合征患者的产前病例报道, 并进行了系统的文献回顾。拓宽了单纯性染色体18p部分三体综合征的基因型与表型突变谱。
夫妻双方非近亲结婚, 汉族, 孕妇28岁, G2P0(图1A), 因第一胎中孕期在外院超声检测出胎儿多发畸形, 抽取羊水行染色体核型分析, 结果为46,XY,1qh+,13pstk+, 无其它高分辨遗传学检测报告, 选择性引产终止妊娠, 夫妻双方外周血染色体核型分析未见异常。此次因不良孕产史来我院产前诊断门诊进行产前检查和遗传咨询。
A: 家系图, 箭头示先证者; B: 胎儿超声三维轮廓, 箭头指示处提示胎儿下颌稍后缩; C: 胎儿羊水18号染色体核型及模式图, 箭头示衍生的18号染色体
孕12+1周超声检测, 单胎, 相当于12+4周, 颈项透明层(nuchal translucency, NT) 1.7 mm, 顶臀径64 mm, 羊水深度33 mm, 表现无异常。孕22周胎儿大结构畸形筛查, 依据早孕期超声, 核实了孕周, 胎儿估重与纠正后孕周相符, 依据二级超声影像标准, 该胎儿未检测出显著大结构发育异常, 二维轮廓未见明显异常, 三维轮廓提示胎儿下颌稍后缩(图1B)。
孕17+4周羊水穿刺术后获得胎儿羊水细胞, 夫妻双方静脉穿刺抽取外周血, 无菌操作下分别进行体外培养。培养好的羊水细胞和外周血细胞经过收获、滴片、G-显带技术获得染色体核型, 经计数和配对分析后得到染色体核型分析诊断报告。
运用Qiagen DNeasy Blood & Tissue Kit商业试剂盒抽提胎儿羊水和父母双方外周血基因组gDNA。采用美国Affymetrix公司提供的CytoScan 750 k芯片进行CMA检测。主要步骤如下: ①250 ng完整基因组gDNA经NspI限制性内切酶37 ℃消化2 h; ②用T4 DNA连接酶16 ℃连接相应接头3 h; ③PCR扩增, 反应条件为94 ℃ 预变性3 min, 94 ℃变性30 s、60 ℃延伸45 s、68 ℃退火15 s, 68 ℃ 最后延伸7 min, 共30个循环; ④扩增产物经磁珠纯化至45 μL; ⑤纯化产物经2.25 U/μL反应浓度的DNaseI 37 ℃消化35 min至25~125 bp长度; ⑥使用末端转移酶在DNA的末端标记生物素, 37 ℃ 4 h; ⑦标记产物加入杂交液后50 ℃×60 r/min杂交芯片作用16~18 h; ⑧芯片杂交后在Fluidics station 450Dx的流体工作站上经过洗涤和染色; ⑨最后在Genechip 3000DX v.2的扫描仪上扫描, 扫描信号经Chas软件分析、计算产生每个位点的基因型或信号相对强度, 包括CNV和单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)。CMA检出的CNV通过DECIPHER(https://decipher. sanger. ac. uk/), OMIM(http:// www. omim. org/), DGV(http://dgv.tcag.ca/dgv/app/home)等数据库进行临床意义分析。
遵照夫妻双方意愿签署知情同意书, 并通过本院伦理委员会批准。
胎儿羊水染色体核型分析结果为46,XY,der(18)(图1C), 胎儿母亲和父亲外周血染色体核型分析结果分别为46,XX和46,XY。
Affymetrix CytoScan 750K高密度芯片检测, 结果胎儿基因组18号染色体短臂存在11.58 Mb的片段的重复(图2), arr [hg19]18p11.31p11.21(3,521,718-15,099,116) ×3, 父母双方基因芯片结果均为阴性, 提示该胎儿的18号染色体结构重排为新发生的。
患者23+4周选择性引产终止妊娠。娩出胎儿身长30 cm, 顶臀径20 cm, 头围20 cm, 双顶径6.5 cm, 胸围16 cm, 腹围15 cm, 耳位低, 三角脸型, 颧骨发育不良, 下颌后缩, 外生殖器男性, 阴茎阴囊正常, 四肢脊柱无异常。
单纯性染色体18p部分三体是一类非常罕见的基因组变异, 目前文献中已报道的仅有25例(表1)。这25例患者中男性14例(成人5例), 女性11例(成人5例), 男女比例约为1.3︰1。无产前病例报道。最小患者为Jacobsen和Mikkelsen 1968年报道的病例2, 半岁, 女性[2]。基于该综合征患者的罕见性, 使得对于该综合征患者的临床表型难以定义。25例已报道的病例中, 大部分的共有临床表型包括: 轻到中度智力低下/生长发育迟缓(16/25)、非特征性的面容异常(13/25)、癫痫(4/25)、身材矮小(4/25)和隐睾症(3/25)。其中有7例是完全没有任何临床表型记录的, 这也许可以解释为什么该综合征患者的病例报道极其少见。本文报道的为世界罕见的产前染色体18p部分三体综合征胎儿, 该胎儿在宫内暂未表现出明显的大结构畸形, 仅引产后尸检见耳位低, 三角脸型, 颧骨发育不良, 下颌后缩。
单纯性染色体18p部分三体综合征患者的基因型和表型关联分析
单纯性染色体18p部分三体综合征患者的基因型和表型关联分析
| 发生机制 | 编号 | 性别 | 年龄(岁 | 核型 | 重复片段大小 | 遗传学诊断方法 | 临床表型 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 非平衡易位 | ||||||||
| Jacobsen and | 1 | 男 | 10 | 46,XY,der(21)t(18;21)(p11;p11)mat | / | 核型分析 | 轻度智力障碍 | |
| Mikkelsen[2] | 2 | 女 | 0.5 | 46,XX,der(21)t(18;21)(p11;p11)mat | / | 核型分析 | / | |
| 3 | 男 | 37 | 46,XY,der(21)t(18;21)(p11;p11)mat | / | 核型分析 | / | ||
| 4 | 男 | 25 | 46,XY,der(21)t(18;21)(p11;p11)mat | / | 核型分析 | / | ||
| Rosano et al.[4] | 5 | 男 | 10 | 46,XY,der(14)t(14;18)(p11;p11)mat | / | 核型分析 | / | |
| Meinecke et al.[5] | 6 | 男 | 5 | 47,XY,der(18)t(14;18)(p11;q11)mat | / | 核型分析 | 重度智力障碍 | |
| Habedank and Trost-Brinkhues[6] | 7 | 男 | 21 | 46,XY,der(7)t(7;18)(q36.3;p11.1)mat | / | 核型分析 | 重度智力障碍、长脸、宽眉、狭窄的凹鼻梁、宽鼻尖、长人中、高腭弓、下巴后缩、发际线低、乳头间距宽 | |
| 8 | 女 | 4 | 46, XX, der(7)t(718)(q36.3;p11.1)mat | / | 核型分析 | 中度智力障碍、宽眉、厚的卷翘睫毛、下巴后缩、脖子处的发际线低、乳头发育不全间距宽 | ||
| Johansson et al.[7] | 9 | 女 | 12 | 46,XX,der(21)t(18;21)(pll;pll)pat | / | 核型分析 | 轻度智力障碍、癫痫、低平的鼻梁、耳位低、睑裂上斜、颈部皮肤冗余 | |
| Jedraszak et al.[8] | 10 | 男 | 28 | 46,XY,der(14)t(14;18)(p10;p10)pat | 14.72 Mb | 核型分析+FISH+Array-CGH | 轻度智力障碍、阅读书写困难、听力障碍、高窄的前额、眼睛深陷间距过窄、斜视、耳朵形状异常、第五指弯曲、非梗阻性无精子症 | |
| 额外的标记染色体 | ||||||||
| Mabboux et al.[9] | 11 | 男 | 13 | 47, XY,+der(13or21)t(13or21; 18)(q10;p11.21)de novo | / | 核型分析+FISH+Array-CGH | 中度智力障碍、隐睾症、耳朵畸形、小嘴 | |
| Rodriguez et al.[10] | 12 | 女 | 23 | 47,XX,+der(13or21)t(13or21 ;18)(q11;p11.21)de novo | / | 核型分析+FISH | 轻度智力障碍 | |
| de118p+iso18p | 13 | 男 | 2 | 47,XY,+der(13or21)t(13or21;18)(q11;p11.21)mat | / | 核型分析+FISH | 无发育迟缓、右足畸形、室间隔缺损 | |
| Taylor et al.[11] | 14 | 女 | 31 | 47,XX,del(18)(p11.21),+i(18p)de novo | / | 核型分析 | 身材矮小 | |
| Takeda et al.[12] | 15 | 女 | 22 | 47,XX,del(18)(p11.21),+i(18p)de novo | / | 核型分析 | / | |
| Orendi et al.[13] | 16 | 男 | 30 | 47,XY,del(18)(p10),+i(18p)de novo | 14.91Mb | 核型分析+FISH+Array-CGH | 轻度智力障碍、听力减退、癫痫、短的脖子、眼睛深陷、眼睑短、人中短、小颌畸形 | |
| dup18p | ||||||||
| Wolff et al.[14] | 17 | 女 | 25 | 46,XX,dup(18)(pter → cen) | / | 核型分析+FISH | / | |
| 18 | 女 | 2 | 46,XX,dup(18)(pter → cen)mat | / | 核型分析+FISH | / | ||
| Moog et al.[15] | 19 | 男 | 26 | mos 46, XX/46, XX, dup(18)(pter → cen) | / | 核型分析+FISH | 中度智力障碍、身材矮小、小头畸形 | |
| 20 | 男 | 3 | 46,XY,dup(18)(pter → cen)mat | / | 核型分析+FISH | 中度智力障碍、精神运动迟滞、眼睛深陷、小嘴 | ||
| 21 | 女 | 3 | 46, XX, inv dup(18)(pter→cen)de novo | / | 核型分析+FISH | 轻度智力障碍、精神运动迟滞、双侧内眦赘皮、高腭弓 | ||
| Li et al.[16] | 22 | 男 | 0.7 | 46,XY,dup(18)(p11.2p11.32)de novo | / | 核型分析+FISH | 发育迟滞、体质量轻、头围小、肌张力减退、眼睛深陷、双侧内眦赘皮、短的朝天鼻、小颌畸形、耳廓外翻、颈部皮肤冗余 | |
| Grosso et al.[17] | 23 | 男 | 9 | 46, XY, dup(18)(pter → cen)de novo | / | 核型分析 | 轻度智力障碍、身材矮小、关节松弛、隐睾症、颅面部异常、癫痫 | |
| 24 | 男 | 15 | 46,XY,dup(18)(pter → cen)de novo | / | 核型分析 | 轻度智力障碍、身材矮小、关节松弛、隐睾症、颅面部异常、癫痫、胼胝体发育不全 | ||
| Marical et al.[18] | 25 | 女 | 2.3 | 46,XX,dup(18)(p11pter)de novo | / | 核型分析+FISH | 发育迟缓、小头畸形、体质量轻、前额窄、眼距窄、上颚窄、小颌畸形、耳位低、外围肌张力过高 | |
| 本例患者 | 26 | 男 | 孕20周 | 46,XY,dup(18)(p11.2p11.32)de novo | 11.58 Mb | 核型分析+CMA | 超声无大结构畸形、三角脸型、颧骨发育不良、耳位低、下颌稍后缩 | |
本例患儿染色体18p11.31p11.21, 重复区域包含39个OMIM基因, 其中LAMA1(OMIM#150320)基因编码层粘连蛋白α链, 层粘连蛋白是由排列成十字形结构的3个不相同的链组成的基底膜蛋白, 在小鼠的精子发生研究中, LAMA1基因编码的层粘连蛋白α链参与生精上皮的膜基底的形成并且是正常睾丸功能所需的蛋白[3]。PIEZO2(OMIM#613629)基因为常染色体显性遗传Marden-Walker综合征(Marden-Walker syndrome, MWKS) 的致病基因, MWKS患者临床表型有生长发育迟缓、小头畸形、面容异常等; GNAL(OMIM#139312) 基因为常染色体显性遗传肌张力障碍-25(Dystonia-25, DYT25)的致病基因, DYT25临床以成人出现局灶性肌张力障碍为特征, 通常涉及颈部。肌张力障碍进行性发展会涉及到其他区域, 尤其是面部和喉部的肌肉, 躯干和四肢的情况则并不常见。AFG3L2(OMIM#604581)基因为常染色体显性遗传脊髓小脑共济失调-28(Spinocerebellar ataxia-28, SCA28)的致病基因, SCA28患者临床主要表现为眼部异常(眼球运动异常、眼肌瘫痪、眼睑下垂等)、步态和肢体性共济失调、构音障碍、强直状态、小脑萎缩等。本例胎儿的面容异常可能与重复区域内这些基因的共同效应相关。
单纯性染色体18p部分三体综合征按照染色体畸变的发生机制可分为4大类(表1): 第一类为常见的非平衡易位型(10/26), 即该类患者异常衍生的18号染色体来源于携带18号染色体和非同源染色体平衡易位的父母[2,4,5,6,7,8]; 第二类为额外的标记染色体型(3/26), 即该类患者携带额外的一条标记染色体, 该标记染色体来源于18号染色体的部分区域, 表现为染色体的数目异常[9,10]; 第三类为复杂的18p缺失合并等臂的18p染色体(del18p+iso18p)型(3/26), 该类患者的基因组涉及18号染色体的复杂结构重排, 即一条18号染色体短臂缺失合并携带额外的一条等臂18p染色体, 该类型一般为新发生的变异, 表现为18号染色体的结构合并数目异常[11,12,13]; 第四类为单纯的18p重复(dup18p)型(10/26), 即该类患者的18号染色体结构重排仅发生在其中一条18号染色体短臂上, 本例胎儿的染色体畸变即为该类型的变异[14,15,16,17,18]。
随着基因芯片、二代测序等高分辨的基因组拷贝数变异检测方法的临床应用, 使得临床医生对微缺失微重复综合征的认识更加普遍。单纯性染色体18p部分三体的基因组变异也会越来越多地被发现报道。本例患者是世界少见的运用基因芯片技术明确诊断18号染色体短臂重复片段大小的个例, 也是重复片段最小的病例, 这为阐述其可能引发的表型效应奠定了遗传学基础。考虑到本研究家系连续两次的不良妊娠史, 植入前遗传学诊断/筛查(PGD/PGS)可以作为下次生育的优选方案[19,20]。联合运用传统染色体核型分析和CMA基因芯片技术在预防胎儿出生缺陷的产前诊断中具有重要的临床应用价值。本文为世界罕见的单纯性染色体18p部分三体综合征产前病例报道, 并进行了系统的文献回顾。拓宽了单纯性染色体18p部分三体综合征的基因型与表型突变谱。
