
探讨单核苷酸多态性微阵列芯片(SNP-array)技术在胎儿侧脑室增宽产前诊断中的应用。
选择2016年1月至2018年10月,于广西壮族自治区妇幼保健院进行定期产前检查时,超声筛查提示胎儿侧脑室增宽的433例中、晚孕期孕妇为研究对象。孕妇年龄为19~45岁,孕龄为16+6~37+6孕周,其中,中孕期为135例(31.2%),晚孕期为298例(68.8%)。回顾性分析433例孕妇的胎儿染色体核型分析结果及SNP-array检测结果。本研究经广西壮族自治区妇幼保健院伦理委员会批准[医研伦快审(2019)第(3-21)号],并与受试者签署临床研究知情同意书。
①135例行羊膜腔穿刺术产前诊断的中孕期孕妇中,检出胎儿染色体核型异常为22例,异常检出率为16.3%(22/135)。298例行脐静脉穿刺术产前诊断的晚孕期孕妇中,检出胎儿染色体核型异常为17例,异常检出率为5.7%(17/298)。②135例中孕期孕妇羊水样本中,SNP-array检出胎儿染色体异常为28例,异常检出率为20.7%(28/135)。298例晚孕期孕妇脐血样本中,SNP-array检出胎儿染色体异常为37例,异常检出率为12.4%(37/298)。SNP-array检出的65例胎儿染色体异常孕妇中,39例(60.0%)为胎儿染色体核型分析异常者,而26例(40.0%)为胎儿染色体核型分析结果正常者。这26例胎儿染色体核型分析结果正常、SNP-array检测结果异常孕妇中,其胎儿发生致病性拷贝数变异(CNVs)者为11例(7例染色体微缺失、1例染色体微重复、3例染色体微缺失合并微重复);胎儿发生疑似致病性CNVs者为1例(染色体微缺失);胎儿发生临床意义不明CNVs者为14例(5例染色体微缺失、4例染色体微重复、5例为1条或多条染色体间杂合性缺失)。
对产前超声筛查提示胎儿侧脑室增宽的中、晚孕期孕妇,进行SNP-array检测,有助于发现胎儿染色体核型分析无法检出的胎儿染色体亚显微结构异常。
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侧脑室宽度是预测胎儿神经系统功能的重要指标,产前检查测量胎儿侧脑室宽度,对判断胎儿脑发育情况及中枢神经系统发育程度具有重要价值[1]。胎儿胎龄为16~38周时,正常胎儿侧脑室宽度为(7.8±0.8)mm[2]。目前,临床常用的胎儿染色体异常检测方法为羊膜腔穿刺术、脐静脉穿刺术等传统胎儿染色体核型分析技术,该方法亦是侧脑室增宽胎儿病因筛查的重要手段。但是,由于目前传统胎儿染色体核型分析技术检测水平限制,不易检出由DNA片段拷贝数变异(copy number variations,CNVs)所致染色体异常疾病。单核苷酸多态性微阵列芯片(single nucleotide polymorphism array,SNP-array)技术是一种全新的分子核型分析技术,具有高分辨率、高通量、高敏感性和高准确率等优点,优于传统染色体核型分析技术。美国妇产科医师学会(American College of Obstetricians and Gynecologists,ACOG)指出,当产前超声筛查结果提示胎儿具有≥1个结构异常,并且该异常可影响胎儿特定功能及其出生后社会适应能力时,建议对此类孕妇采取染色体微阵列分析(chromosomal microarray analysis,CMA)代替传统染色体核型分析进行产前诊断[2]。本研究通过对433例侧脑室增宽胎儿进行产前诊断,在传统染色体核型分析基础上,同时进行SNP-array技术检测,并随访其妊娠结局,探讨SNP-array技术对侧脑室增宽胎儿产前诊断的临床意义,旨在为该类胎儿的临床决策、预后评估和遗传咨询提供一定理论依据。现将研究结果报道如下。
选择2016年1月至2018年10月,于广西壮族自治区妇幼保健院进行定期产前检查时,超声筛查提示胎儿侧脑室增宽的433例中、晚孕期孕妇为研究对象。其中,中孕期为135例(31.2%),晚孕期为298例(68.8%);年龄为19~45岁,孕龄为16+6~37+6孕周。本研究经广西壮族自治区妇幼保健院伦理委员会批准[医研伦快审(2019)第(3-21)号],并与受试者签署临床研究知情同意书。
本研究纳入标准:单活胎妊娠;定期于本院进行产前检查;产前超声筛查提示胎儿侧脑室增宽者。排除标准:多胎妊娠;合并妊娠期糖尿病、妊娠期高血压疾病等妊娠期合并症者;临床病例资料不全者。
QIAamp DNA Blood Mini Kit试剂盒(批号:2019022315,德国Qiagen公司);NanoDrop2000超微量分光光度计(美国Thermo Fisher Scientific公司)。E8型和Voluson 730型彩色多普勒超声诊断仪(美国GE公司),高速离心机(美国Labnet公司),医用低速离心机(湖南湘仪离心机仪器有限公司),PCR扩增仪(美国ABI公司),iScan芯片扫描仪(美国Illumina公司),Lab-Aid 820核酸提取仪(厦门至善生物科技股份有限公司),Affymetrix CytoScan 750K芯片平台(美国Affymetrix公司),Affymetrix 7G扫描仪(美国Affymetrix公司),Chas 4.0染色体分析软件(美国Affymetrix公司)等。
采用E8型和Voluson 730型彩色多普勒超声诊断仪,低频凸阵探头,探头频率为2.0~5.0 MHz。于胎儿丘脑水平探查胎儿头颅,在胎儿丘脑水平横切面基础上,将声束水平向头颅顶部轻微平行上移,直至可清晰显示侧脑室水平横切面,在此横切面测量侧脑室后角宽度。胎儿侧脑室宽度判断标准:单侧或者双侧侧脑室宽度<10 mm,判断为胎儿侧脑室宽度正常;单侧或者双侧侧脑室宽度为10~15 mm,判断为轻度侧脑室增宽;单侧或者双侧侧脑室宽度≥15 mm,则判断为重度侧脑室增宽或者脑积水[3,4]。若胎儿侧脑室增宽伴其他超声异常或者畸形表现,如心血管系统发育异常、超声软指标异常及羊水异常等,称为非孤立性侧脑室增宽,反之则称为孤立性侧脑室增宽[5]。
本研究产前超声筛查发现胎儿侧脑室增宽者,均进行介入性产前诊断,包括传统胎儿染色体核型分析和SNP-array检测。对于135例中孕期孕妇,于孕龄为17~21+6孕周时,经腹行羊膜腔穿刺术,抽取羊水30 mL,其中20 mL用于胎儿染色体核型分析,10 mL用于SNP-array检测。对于298例晚孕期孕妇,则于孕龄为22~37孕周时,经腹行脐静脉穿刺术,抽取脐血3 mL,其中2 mL用于胎儿染色体核型分析,1 mL用于SNP-array检测。
常规收获和制备染色体,滴片、烤片、采用G显带处理后,在高倍光学显微镜下观察、分析。显微镜下计数20个核型,分析5个核型,遇到嵌合体则加倍计数。根据人类遗传学国际命名体制(ISCN2016),对染色体核型命名。
采用QIAamp DNA Blood Mini Kit试剂盒提取羊水、脐血样本基因组DNA。使用NanoDrop2000超微量分光光度计测定基因组DNA含量,保证DNA含量>50 ng/L,在波长分别为260 nm与280 nm处的吸光度值的比值为1.8~2.0。采用Affymetrix CytoScan 750K芯片平台,对基因组DNA CNVs进行分析。实验操作严格遵循美国Affymetrix公司提供的操作流程。采用Affymetrix 7G扫描仪扫描芯片,扫描信号图经Chas 4.0分析系统进行分析与计算。数据分析参照广西壮族自治区妇幼保健院产前诊断中心实验室内部数据库及国际常用的基因组与表型公共数据库,包括正常人基因组变异数据库(Database of Genomic Variants,DGV),DECIPHER(https://decipher. sanger.ac.uk),UCSC Genome Browser,在线人类孟德尔遗传病的数据库(Online Mendelian Inheritance in Man,OMIM),以及PubMed文献数据库等公共在线数据库。CNVs分类判断标准,参照参考文献[6]相关标准,其分类包括致病性CNVs、疑似致病性CNVs及临床意义不明CNVs。
本研究数据资料采用SPSS 19.0统计学软件包进行统计学处理。对胎儿染色体异常检出率等计数资料,采用百分比(%)表示。
本组135例行羊膜腔穿刺术产前诊断的中孕期孕妇中,检出胎儿染色体核型异常为22例,异常检出率为16.3%(22/135)。其中,21-三体综合征为13例,衍生染色体异常和染色体缺失各为2例,18-三体综合征、Turner综合征、三倍体、染色体增加及47,XN+Mar各为1例。298例行脐静脉穿刺术产前诊断的晚孕期孕妇中,检出胎儿染色体核型异常为17例,异常检出率为5.7%(17/298)。其中,21-三体综合征为9例,衍生染色体异常为3例,嵌合体为2例,X三体综合征、克氏综合征和染色体缺失各为1例。
对135例中孕期孕妇羊水样本和298例晚孕期孕妇脐血样本进行SNP-array检测的结果显示,135例中孕期孕妇羊水样本中,SNP-array检出胎儿染色体异常28例,异常检出率为20.7%(28/135)。298例晚孕期孕妇脐血样本中,SNP-array检出胎儿染色体异常37例,异常检出率为12.4%(37/298)。SNP-array检出的65例胎儿染色体异常孕妇中,26例(40.0%)为胎儿染色体核型分析未见异常者,其中,11例胎儿发生致病性CNVs(7例染色体微缺失、1例染色体微重复、3例染色体微缺失合并微重复);1例胎儿发生疑似致病性CNVs(染色体微缺失);14例胎儿发生临床意义不明CNVs(5例染色体微缺失、4例染色体微重复、5例为1条或多条染色体杂合性缺失)。11例致病性CNVs侧脑室增宽胎儿孕妇的SNP-array检测结果及其妊娠结局,见表1。

11例致病性CNVs侧脑室增宽胎儿孕妇的SNP-array检测结果及其妊娠结局
11例致病性CNVs侧脑室增宽胎儿孕妇的SNP-array检测结果及其妊娠结局
| 孕妇编号(No.) | 检测样本类型 | 临床诊断结果 | SNP-array检测结果 | 妊娠结局 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 脐血 | 胎儿左侧侧脑室增宽,高龄妊娠 | arr17p11.2(16705818-18775900)x1, 2.00 Mb缺失 | 引产 |
| 2 | 脐血 | 胎儿双侧侧脑室增宽 | arr16p13.12p13.11(14760734-16289532)x1, 1.52 Mb缺失 | 引产 |
| 3 | 脐血 | 胎儿双侧侧脑室增宽,孕母精神分裂症 | arr17p11.2(16758204-20291019)x1, 3.54 Mb缺失 | 引产 |
| 4 | 脐血 | 胎儿双侧侧脑室增宽,胎儿左心室强光斑 | arr10q26.3(132406880-135430043)x1, 3.03 Mb缺失 | 引产 |
| 5 | 脐血 | 胎儿双侧侧脑室增宽 | arr16p13.11(15493046-16303388)x1, 0.81 Mb缺失 | 引产 |
| 6 | 脐血 | 胎儿左侧脑室增宽 | arr1q21.1q21.2(145745492-147828939)x1, 2.00 Mb缺失 | 引产 |
| 7 | 羊水 | 胎儿右侧脑室增宽,胎儿十二指肠闭锁或狭窄 | arr17p13.3(688134-1447756)x1, 0.75 Mb缺失 | 引产 |
| 8 | 脐血 | 胎儿右侧侧脑室增宽 | arr22q11.21(18844632-21462353)x3, 2.60 Mb重复 | 引产 |
| 9 | 脐血 | 胎儿左侧脑室增宽,高龄妊娠,胎儿后颅窝池增宽、Blake囊肿 | arr7p22.3p22.1(46239-6901445)x3,arr8q23.3q23.1(176818-6974050)x1,6.80 Mb重复/6.70 Mb缺失 | 引产 |
| 10 | 脐血 | 胎儿双侧侧脑室增宽、胎儿股骨偏短,羊水过多 | arr3p26.3p25.3(66894-11079520)x1,6q25.3q27(159725583-170898549)x3, 11.00 Mb缺失/11.17 Mb重复 | 引产 |
| 11 | 脐血 | 胎儿双侧侧脑室增宽,胎儿疑似右肾缺如或者发育不良 | arr4q35.2(189456233-190533608)x3,arr16p11.2(29661217-30332203)x1, 1.08 Mb重复/0.67 Mb缺失 | 引产 |
注:CNVs为拷贝数变异,SNP-array为单核苷酸多态性微阵列芯片
对胎儿侧脑室宽度进行评估,在国际上已成为常规产前超声检查指标,胎儿侧脑室明显扩张,可导致胎儿脑积水,并且亦与围生期胎儿发病率和病死率密切相关[7]。文献报道,约1/3轻度侧脑室增宽胎儿于孕期可自行恢复正常,侧脑室宽度<13 mm时自行恢复正常可能性更大,并且预后更好;而重度侧脑室扩张常可伴其他结构异常或者染色体异常,尤其是21-三体综合征及染色体微缺失/微重复,可导致不良妊娠结局[8,9,10]。因此,胎儿侧脑室宽度及形态检查,是产前超声检查的重要内容,侧脑室增宽也是产前超声检查中最常见的颅内异常表现,其发生率为(7.8~22.0)×10-4[11,12,13]。
SNP-array技术对非整倍体和不平衡性染色体重排的检出率,与传统染色体核型分析相近,并且分辨率和敏感度更高。此外,SNP-array技术还可检出其他有临床意义的基因组CNVs,尤其是对于产前超声检查提示胎儿结构异常者,CMA是目前有效的遗传学诊断方法[14]。SNP-array技术不需要进行细胞培养,只需从少量胎儿组织中提取基因组DNA,即可进行检测,有助于排除致病性染色体微缺失/微重复,降低出生缺陷率。此外,该检测技术亦适用于胎儿染色体核型分析过程中细胞培养较难成功的产前诊断孕妇,或者具有明显症状但是传统染色体核型分析未检出异常的产前诊断孕妇。目前,关于SNP-array技术在产前超声检查提示异常胎儿中应用的研究越来越多,极大提高了该类胎儿染色体微缺失/微重复综合征检出率[15]。SNP-array检测不仅可检出胎儿染色体微缺失/微重复等染色体细微结构异常,还可检出局部或者整条染色体单亲二倍体。但是,该技术检出的某些CNVs所致染色体异常疾病具有不完全外显率,因此同一位置CNVs患者的临床表现并不完全一致;对于该技术检出的临床意义不明CNVs,由于目前对人类基因组的认识和数据库的积累程度有限,亦给临床遗传咨询带来困难与挑战[16]。
本研究433例中、晚孕期孕妇胎儿染色体核型分析及SNP-array检测结果显示,26例为胎儿染色体核型分析结果未见异常,而其SNP-array检出胎儿染色体异常。这26例孕妇的胎儿中,11例发生致病性CNVs,其中No.1孕妇的胎儿发生17号染色体p11.2区域存在长度约为2.00 Mb片段缺失,该片段缺失与Smith-Magenis综合征有关[17],关键基因为RAI1,该综合征常见临床特征为特殊面容、轻至中度智力障碍、短指综合征、身材矮小、肌张力低下、睡眠障碍、多动症及刻板行为等。No.2孕妇的胎儿发生16号染色体p13.12p13.11区域存在长度约为1.52 Mb片段缺失,该缺失片段的绝大部分区域与16p13.11微缺失综合征区域(chr16:14986684-16486684)重叠,16p13.11微缺失又被称为神经认知障碍易感位点[18],该缺失可为新发,也可遗传自临床表型正常的父母。No.3孕妇的胎儿发生17号染色体p11.2区域存在长度约为3.54 Mb片段缺失,该片段缺失可导致Smith-Magenis综合征,关键基因为RAI1。No.4孕妇的胎儿发生10号染色体长臂q26.3区域约为3.03 Mb片段缺失,涉及1个已知的OMIM致病基因(ECHS1),该片段缺失与线粒体enoyl-CoA水合酶1短链缺乏症有关。该类患儿临床表现多为发育迟缓、形态学异常、癫痫、脑电图异常等。No.5孕妇的胎儿发生16号染色体p13.11区域存在长度约为0.81 Mb片段缺失。该片段缺失区域包含3个已知的OMIM致病基因:ABCC6基因(婴儿期动脉硬化、弹性假黄瘤), MYH11基因(主动脉瘤)及NDE1基因(无脑畸形)。该类患儿临床表现包括智力障碍、白内障、便秘、拇指外翻、大头畸形等。No.6孕妇的胎儿主要检出1号染色体q21.1区域存在长度约为2.00 Mb片段缺失,该片段缺失与1q21.1微缺失综合征有关,1q21.1微缺失综合征患儿临床表型变异大,可无临床症状,亦可表现为先天性心脏病、小头畸形、癫痫、脑积水、特殊面容、发育迟缓、关节松弛、肌张力低下、听力损伤、白内障及孤独症谱系障碍等。该片段缺失包含2个已知的OMIM致病基因,GJA5基因和GJA8基因[19]。No.7孕妇的胎儿检出17号染色体p13.3区域存在长度约为0.75 Mb片段缺失,该片段缺失区域包含YWHAE、CRK、TUSC5等基因,患儿临床表现包括不同程度智力障碍、发育迟缓、脑部结构异常、并指、身材矮小、特殊面容等。其中,YWHAE基因单倍剂量不足,被认为可能与癫痫、脑结构异常及发育迟缓等临床表现相关。No.8孕妇的胎儿发生22号染色体q11.21区域存在长度约为2.60 Mb片段重复,该片段重复与22q11重复综合征相关,其临床表现为精神发育迟滞、智力障碍、学习障碍、生长发育迟缓、肌张力低下等,部分患儿22q11重复遗传自临床表型正常或者轻微异常的父母。No.9孕妇的胎儿检出7号染色体p22.3p22.1区域存在长度约为6.80 Mb片段重复,患儿临床表现为唇腭裂、智力障碍、发育迟缓和肌张力低下等;该片段包含多个已知的OMIM致病基因,目前尚未确定这些基因是否为剂量敏感型基因;同时还检出8号染色体q23.3q23.1区域存在长度约为6.70 Mb片段缺失,患儿临床表现包括智力障碍、发育迟缓、认知障碍及特殊面容等。No.10孕妇的胎儿检出3号染色体短臂p25.3至短臂末端存在长度约为11.00 Mb片段缺失,3号染色体短臂缺失可导致3pter-p25缺失综合征,其临床表现常为宫内发育迟缓、低出生体重儿、小头畸形、三角头、肌张力低下、精神发育迟缓、上睑下垂、内眦及小颌畸形等。此外,该孕妇的胎儿还检出6号染色体长臂q25.3至长臂末端存在长度约为11.17 Mb片段重复,患儿临床表现为智力障碍、癫痫和自闭症。No.11孕妇的胎儿检出4号染色体q35.2区域存在长度约为1.08 Mb片段重复,其临床意义不明。同时检出16号染色体p11.2区域存在长度约为0.67 Mb片段缺失,与16p11.2缺失综合征有关,其临床表现为发育迟缓、智力低下和(或)自闭症谱系障碍、惊厥或脑电图异常、肥胖、脊椎发育异常等[20]。因此,对于产前超声筛查胎儿侧脑室增宽的中、晚孕期孕妇,在传统胎儿染色体核型分析基础上,进行SNP-array检测,可降低胎儿染色体平衡重组、低比例嵌合及多倍体漏诊风险,但是对胎儿染色体核型分析明确诊断的非整倍体异常者,无需再进行SNP-array检测,以减轻患者经济负担。对侧脑室增宽胎儿的产前诊断,采用胎儿染色体核型分析联合SNP-array检测,可检出胎儿染色体微缺失/微重复,对产前诊断具有重要意义。研究报道,侧脑室增宽胎儿预后不良,甚至可发生围生期死亡[8],但是亦有约50%侧脑室增宽胎儿在后期随访中可自行恢复正常,当排除胎儿染色体异常及结构异常,单纯侧脑室增宽胎儿仍然可健康存活[21]。
综上所述,SNP-array技术对侧脑室增宽胎儿致病性CNVs检出有明显优势,如对染色体平衡易位、染色体倒位的检测具有不可替代的作用,并且可检出染色体微缺失/微重复。侧脑室增宽作为产前诊断的重要指征,行常规胎儿染色体核型分析及SNP-array检测,以获取更多遗传学信息,为侧脑室增宽胎儿预后评估及遗传咨询提供参考。
所有作者均声明不存在利益冲突
























