《中国产前诊断杂志(电子版)》 2
017年第9卷第3期·论著·
e综合征的产前诊断应用谢玉欢 张慧敏 李浩贤 刘维强 孙筱放
(广东省产科重大疾病重点实验室、广东省教育厅生殖与遗传重点实验室、广州医科大学附属第三医院妇产科研究所实验部,广东广州 510150
)【摘要】 目的 染体微阵列分析技术能在全基因组水平进行遗传分析,尤其对检测染体组微小缺失、重复等具有突出优势。本研究旨在探讨CMA在胎儿超声心血管异常及DiGeorge综合征诊断中的临床应用。方法 采用SNP全基因组染体微阵列分析技术(AffymetrixCytoscan750K芯片)对本院2014至今的204例超声筛查出现心血管异常的胎儿进行检测。并筛出DiGeorge病例以及未有心血管异常的DiGeorge病例进行分析。样本包括产前的羊水、脐血、绒毛、引产组织,并对样本超声心血管异常进行单一心脏异常、多发心脏异常、心脏异常合并心外畸形进行分类。并用chasv3.1软件对结果进行分析。结果 204例心血管异常的样本中,产前诊断样本199例(97.55%),产后样本5例(2.45%)。产前产后DiGeo rge异常诊断率分别为2.94%(6/204)和20%(1/5)。单一心脏结构异常71例(34.80%),多发心血管异常75例(36.76%),心血管异常合并心外异常58例(28.43%);3组染体微阵列分析技术结果显示DiGeorge异常率分别为0%(0/71)、4%(3/75)和6.89%(4/58)。CMA检测出染体异常的胎儿有37例,异常检出率为18.14%,具有临床意义拷贝变异数变异30例(14.71%),其中非整倍体12例(4例21 三体综合征、3例18 三体综合征、1例13 三体综合征、1例8 三体综合征、2例69,XXX、1例T21MOS、1例T8MOS),占总例数的5.88%。7例临床意义未明病例。总的DiGeorge病例有14例,其中204例心血管异常的胎儿标本中,CMA检测出DiGeorge胎儿7例,DiGeorge异常检出率为3.43%,7例均为微缺失。同时有7例不伴有心血管异常的DiGeorge病例,5例为微缺失,2例缺失与重复同时存在,所有检出CNVS均小于5Mb。结论 先天性心脏病(CHD)与DiGeorge综合征密切相关。与常染体核型分析技术相比,染体微阵列分析技术提高了先天性心脏病胎儿微小缺失、重复的检出率,有助于临床风险评估及遗传咨询。因此,对于产前超声提示心血管异常的胎儿,即使染体核型正常,CMA也可能检出异常,对于产前超声提示心血管系统结构异常的胎儿建议行CMA检查。
【关键词】 染体微阵列分析技术;DiGeorge综合征;先天性心脏病;产前诊断;染体拷贝变异数【中图分类号】 R714.55 【文献标识码】 A
犇犗犐:10.13470/j.cnki.cjp
d.2017.03.003【犃犫狊狋狉犪犮狋】 犗犫犼犲犮狋犻狏犲 Chromosomalmicroarrayanalysiscanscanatthewholegenomelevel,anddetectthenumberofchromosomesinthecopy,especiallyforthedetectionofchromosomegroupofsmalldele tions,repeatandsohasaprominentadvantage.Thisstudywasdesignedtoinvestigatetheclinicalapplica tionDiGeorgescreeningCMAdiagnosisandanalysisofDiGeorgeincardiovascularultrasoundabnormali ties.犕犲狋犺狅犱 UsingSNPwholegenomechromosomemicroarrayanalysis(Cytoscan750Kchip)inourhospitalfrom2014 2017todate204casesofultrasoundscreeningabnormalitiesofthefetusweredetectedandscreenedDiGeorgecases,aswellasnocardiovascularabnormalitiesDiGeorgecaseswereanalyzed.Samplesincludeprenatalamnioticflu
id,umbilicalcordblood,villi,postpartum,includingperip
heral11
·论著·《中国产前诊断杂志(电子版)》
2017年第9卷第3期blood,fetalheartblood,stillbirthtissue.Andthesamplesweresubjectedtosinglecardiacabnormalities,
multiplecardiacabnormalities,abnormalcardiacabnormalitiesandextracardiacmalformations.Andchas
v3.1softwaretoanalyzetheresults.犚犲狊狌犾狋狊 Amongthe204casesofcardiovascularabnormalities,199
cases(97.55%)wereprenataldiagnosissamplesand
5cases(2.45%)werepostpartumsamples.Thedi
agnosticratesofDiGeorgewere2.94%(6/204)and20%(1/5)respectively.Therewere71cases
(34.80%)ofsinglecardiacabnormalities,75cases(36.76%)withmultiplecardiovascularabnormalities,
58cases(28.43%)withabnormalcardiovascularabnormality,andthreegroupsofchromosomemicroar
rayanalysisshowedthatDiGeorgeabnormalratewas0%(0/71),4%(3/75),6.89%(4/58).There
wassignificantdifferencebetweenthethreegroups.Therewere37casesoffetalabnormalitiesdetectedby
CMA,andtheabnormaldetectionratewas18.14%.The
rewere30cases(14.71%)ofmutationsinclin
icalsignificance,12casesofaneuploidy(4casesof21 trisomysyndrome,3casesof18 trisomysyn
drome,1caseof13 trisomysyndrome,1caseof8 trisomysyndrome,2casesof69XXX,1caseofT21
MOS,1caseofT8MOS),accountingfor5.88%ofthetotalnumberofcases.7casesofclinicalsignifi
canceofunknowncases.Therewere14casesoftotalDiGeorgecases,ofwhich204casesofcardiovascular
abnormalfetalspecimens,CMAdetectedDiGeorgefetusin7cases,DiGeorgeabnormaldetectionrateof
3.43%,7casesweremicrodeletions.Atthesametime,therewere7casesofDiGeorgewithnocardiovas
cularabnormality,5casesweremicrodeletion,2caseswereabsentandrepeated,andalldetectedCNVS
werelessthan5Mb.犆狅狀犮犾狌狊犻狅狀狊 CongenitalheartdiseaseiscloselyrelatedtoDiGeorgesyndrome.Com
paredwiththeautosomalkaryotypeanalysistechnique,chromosomemicroarrayanalysisimprovesthede
tectionrateoffetalminoritiesandrepeateddetectionrate,whichishelpfulforclinicalriskassessmentand
geneticcounseling.Therefore,forultrasoundfoundthatfetalcardiovascularabnormalitiesofpregnant
women,infullinformedofthecircumstances,canchooseCMAprenataldiagnosis.
【犓犲狔狑狅狉犱狊】 chromosomemicroarrayanalysis;DiGeorgesyndrome;congenitalheartdisease;prenatal
diagnosis
先天性心脏病(congenitalheartdisease,CHD)是最常见的出生缺陷之一,包括法洛四联症(TOF)、心室间隔缺损(VSD)、中断主动脉弓(IAA)B型和持续性动脉闭塞动脉闭塞(PTA)等[1 5],约20%~30%的CHD患儿同时合并其他系统畸形[6],CHD是导致婴儿发病和死亡的首要病因[7,8],机制复杂。从遗传因素分析,染体非整倍体、染体重排、基因突变、染体微重复/微缺失等均可与先天性心脏病相关[9,10]。
研究发现,22号染体22q11.2区域的微缺失也可导致先天性心脏病,大约75%~80%的22q11.2微缺失患者表现出冠状动脉缺损[2]。22q11.2微缺失也称为DiGeorge综合征,发病率为1/4000[6,11],主要发病机制是在减数分裂期间,22q11.21 22q11.23区域发生同源染体的不平衡重组,进而导致1条22号染体长臂的微缺失,使
得该区域等位基因的单倍剂量不足所致,引发心脏发育缺陷,异常面部形态、胸腺发育不全、腭裂和
低钙血症等[12]。目前临床医生发现产前超声心脏缺陷时建议常规用FISH进行22q11.2微缺失筛查[13,14]。然而FISH其成本较高,探针的局限性且CHD成因复杂,仍有很大一部分心脏缺陷病因不能出。染体微阵列分析技术(chromosomemi croarrayanalysistechnique,CMA)作为一种高分辨分子遗传学技术[15],能对全基因组亚显微水平的染体畸变进行检测。2013年ACOG和SMFM(TheAmericanCollegeofObstetriciansandGyne cologistsandtheSocietyforMaternal FetalMedi cine)指南提出,对超声提示胎儿结构异常,推荐CMA技术替代染体核型分析作为一线检测方法[16]。本研究基于本实验室的CMA技术平台,对204例产前超声提示为CHD胎儿病例以及超声未
21
《中国产前诊断杂志(电子版)》 2017年第9卷第3期·论著·
发现心脏结构异常的7例DiGeorge病例回顾性分析,探讨CMA技术在先天性心脏异常及DiGeorge胎儿中的遗传学诊断价值。
1 资料和方法
1.1 临床资料 2014年5月至2017年5月在广州医科大学附属第三医院产前诊断中心就诊,因产前超声提示胎儿存在心血管异常的病例共204例,其中199例行介入性手术取其羊水、脐血或者绒毛、5例取引产后死胎心脏血或引产后胎儿组织行CMA分析。同时对行CMA检测的2745份超声提示非心血管异常的产前标本分析是否存在22q11.2区域的微缺失。孕妇孕周在12~32周之间,同时收集所有胎儿父母双方的外周血,以排除母体细胞污染以及在必要时协助解释检测结果。所有胎儿的父母均进行产前遗传咨询并签署知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 常规染体核型分析 按照G显带核型分析技术的标准操作步骤对204例胎儿的样本进行培养、收获、染、滴片以及核型分析。
1.2.2 CMA检测染体核型分析结果 正常的胎儿的标本进一步行CMA检测。实验操作严格按照美国Affymetrix公司提供的标准流程进行样本基因组DNA的消化、扩增、纯化、片段化、标记、与芯片杂交、洗涤、扫描以及数据分析,所用的芯片为全基因组CytoScan750K或CytoScanHD芯片(均为美国Affymetrix公司产品)。上述两类芯片同时具备单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymor phism,SNP)探针和寡核苷酸探针。应用配套的CHAS软件及相关的生物信息学方法分析CMA检测结果,根据DNA片段拷贝数的散点图分布判断拷贝数变异(CNV)情况。
1.2.3 CNV的判断及评价 选取100kb、50个探针作为阈值进行CNV分析。CNV对比分析过程中所参考的数据库包括内部数据库及在线公共数据库如DGV数据库(http://dgv.tcag.ca/dgv/app/home)、DECIPHER数据库(http://www.sanger.ac.uk/science)、OMIM数据库(http://www.omim.org)和UCSC数据库(http://www.ge nome.UCSC.edu/)等。根据CNV的性质不同分为5组,分别为良性CNV、致病性CNV、临床意义不明确的CNV(variantsofuncertainsignificance,VOUS)、可能良性CNV和可能致病性CNV。1.3 统计学分析 应用SPSS13.0软件进行数据的统计学分析,计数资料采用频数及百分率表示,采用狋检验或Fisher确切概率检验对组间致病性CNV的检出率进行统计学分析,定义犘<0.05时差异有统计学意义。
1.4 CMA检测结果的临床咨询 由于许多检出的遗传性疾病外显率和表现度的差异,在不同患者之间的临床表现可能存在较大的变异[17],因此当CMA检测提示为致病性CNV时,需提供专业的遗传咨询,如果该致病性CNV为明确的染体微缺失或微重复综合征,若父母有再次妊娠的计划,应建议父母行CMA检测以明确该CNV是否为新发,并对再次生育进行风险评估。
1.5 随访 对所有病例进行电话随访,了解妊娠结局及产后诊治情况。
2 结果
2.1 204份超声提示胎儿存在心血管异常标本CMA分析结果 204份标本中,199例为产前胎儿标本,5份为超声发现异常后引产组织标本。在199份产前胎儿标本中共检测出37例(18.59%)异常,其中7例(3.51%)为不明确致病性拷贝变异数,30例(15.07%)为致病性变异。在5份引产标本中未检测到异常。见表1。
表1 标本来源及其正常异常例数
标本类型检测数量(例)异常(例)不确定(例)正常(例)
羊水185266153
绒毛3111
脐血11308
引产组织5005
2.2 37例异常结果分析 37例异常分布见表2。除外12份非整倍体或三倍体,本研究在超声提示心脏异常产前标本中25例CNV异常,占异常总数的67.57%。
3
1
·论著·《中国产前诊断杂志(电子版)》
2017年第9卷第3期
表2 异常结果分析
异常类型羊水(例)绒毛(例)脐血(例)小计(例)21 三体41 05
18三体2013
13 三体0011
8 三体001 1
三倍体2002
CNV241025
合计322337
注: 嵌合2.3 异常CNV结果分析 对25例异常CNV分析发现,CNV片段大小介于0.4~48Mb,绝大部分CNV片段小于5Mb,即这部分CNV如果通过核型检测可能会漏检。其中,22q11.2区域的微缺失共检出7例,占所有异常CNV比例28%(7/25)。非平衡易位(结构异常)CNV检出2例,多CNV异常1例。异常CNV检出情况见表3。
表3 异常CNV胎儿的染体微阵列检测结果
序号芯片结果超声结果CNV片段大小(Mb)染体异常类型
1arr[hg19]22q11.21(18,
648,855 21,800,471)×1
羊水过少,胎儿双侧多囊性发育不良肾,双侧肺发育不良,
室间隔缺损,心包积液,颈后皮肤增厚3.2
缺失
2arr[hg19]22q11.21(18,
916,842 21,800,797)×1
永存动脉干(Ⅱ型),室间隔缺损,右位主动脉弓2.9缺失
3arr[hg19]22q11.21(18,
648,855 21,800,471)×1
胎儿心脏畸形,巨大室缺,主动脉骑跨,房缺3.2缺失
4arr[hg19]22q11.21(19,
024,793 21,800,471)×1
NT增厚(CRL47mm,NT5.1mm)心包积液,右位主动脉弓2.8缺失
5arr[hg19]22q11.21(18,
631,364 21,800,471)×1
胎儿永存动脉干,室间隔缺损,永存左上腔,可疑尿道下裂3.2缺失
6arr[hg19]22q11.21(18,
648,855 21,800,471)×1
胎儿可疑法洛四联症3.2缺失
7arr[hg19]22q11.21(18,
631,364 21,800,471)×1
胎儿心脏结构异常,室缺,后颅增宽3.2缺失
8arr[hg19]7q11.23(72,
669,480 74,146,927)×1
胎儿右心增大,永存左上腔静脉,左位主动脉弓伴右锁骨
下动脉迷走、主动脉峡部偏细1.5
缺失
9arr[hg19]16p13.3p12.1
(85,880 27,309,438)×3
胎儿主动脉瓣闭锁,室间隔缺损,二、三尖瓣反流,腹水,左
侧单脐动脉,不良生育史(脑积水引产史)27.2
重复
10arr[hg19]7p14.1(40,748,
621 42,108,287)×1
胎儿永存左上腔静脉,疑胎儿左足多趾1.4缺失
11arr[hg19]6q24.2q25.1
(144,902,123 150,394,
779)×1
室间隔缺损,心胸比增大,心包积液5.5缺失
12arr[hg19]7q11.22(70,
236,723 70,705,107)×3
胎儿室间隔膜部缺损0.5重复
13arr[hg19]Xq25(121,404,
773 122,522,474)×2
本院超声提示胎儿室间隔缺损,可疑大动脉转位,脐膨出1.1重复
14arr[hg19]2p21(45,253,
239 46,322,782)×3
心脏室缺,房缺1.1重复
15arr[hg19]16p11.2(29,
591,326 30,178,406)×3
动脉导管狭窄0.6重复
16Xp22.33orYp11.32(482,
581 1,700,121or
432,581 1,650,121)×3
右位主动脉弓,左锁骨下动脉迷走1.2重复
17arr[hg19]17p13.3(169,
218 575,504)×3
室间隔膜部缺损,永存动脉干0.4重复
1816p13.11(14,892,975 16,
527,659)×1
MCDA双胎之复杂先天性心脏病,永存动脉干(I型),单
脐动脉1.6
缺失
19arr[hg19]2q33.1q37.3
(201,375,732 242,782,
258)×3
胎儿三尖瓣反流,肺动脉瓣关闭不全41.4重复
41
《中国产前诊断杂志(电子版)》 2017年第9卷第3期·论著·
续表3
序号芯片结果检测结果CNV片段大小(Mb)染体异常类型
20arr[hg19]11q23.3q25(119,
976,308 134,937,416)×1
室间隔缺损,右肾盂扩张,局部肠管回声增强15.0缺失
214q32.3q35.2(169,149,
847 190,957,460)×1
室间隔缺损21.8缺失
22arr[hg19]6q16.1q22.33
(98,351,396 127,801,
511)×1
胎儿心脏复杂畸形:永存动脉干、室间隔缺损29.5缺失
23arr[hg19]1q42.3q44(236,
509,301 249,224,684)×1
arr[hg19]13q31.3q34(93,
051,804 115,107,733)×3
arr[hg19]12p13.33p12.3
(173,786 19,752,605)×3
arr[hg19]18q12.1q23(29,
208,109 78,013,728)×3
arr[hg19]Xq21.31q21.32
(91,634,275 92,593,665)
×3
胎儿心胸比增大,可疑室间隔缺损,左侧侧脑室轻度增宽
12.7、22.1、
19.6、48.8、1.0
缺失、重复、重复、
重复、重复
24arr[hg19]4q34.1q35.2
(174,919,364 190,957,
460)×1
arr[hg19]20p13p12.3
(61,661 8,444,005)×3
胎儿心脏异常回声,考虑为永存动脉干(Ⅰ型)16.0、8.4缺失;重复
25arr[hg19]10p15.3p15.1
(100,047 4,548,375)×1
arr[hg19]20q13.2q13.33
(52,466,963 62,913,645)
×3
曾生育智力低下胎儿4.4、10.4缺失、重复
2.4 22q11.2区域的微缺失检测情况 在超声提示心脏异常CNV中,22q11.2区域的微缺失所占比例最高。因此本研究对22q11.2区域的微缺失进行了重点分析。204例心血管异常的样本中发现7例DiGeorge,超声均提示室间隔缺损,检出率为3.4%(7/204)。同时对本实验室2745例非心脏超声异常行CMA病例中共检出7例DiGeorge,检出率为0.26%(7/2745)。7例非心血管异常胎儿中,1例提示肾脏异常,胎儿左肾重复肾并上极肾积水,左侧重复输尿管;2例为胎儿颈项透明层(nuchaltranslu cency,NT)增厚;1例超声提示羊水过多,胎儿腹腔、右侧胸腔大量积液,胎儿皮下组织水肿;1例为多发畸形,羊水过少,胎儿双侧多囊性发育不良肾,双侧肺发育不良,室间隔缺损,心包积液,颈后皮肤增厚;1例为双侧侧脑室增宽:左侧侧脑室10.0mm,右侧侧脑室13.3mm;还有1例为羊水过多,透明隔腔增宽。
2.5 不同CHD表型胎儿致病性CNV检出率 单一心脏结构异常71例(34.80%),多发心血管异常75例(36.76%),心血管异常合并心外异常58例(28.43%)。单一心脏结构异常组、多发心血管异常组、心内合并心外异常组的结果异常率分别为9.86%(7/71)、17.33%(13/75)、32.76%(19/58),DiGeorge检出率分别为0(0/71),4%(3/75),6.90%(4/58),3组异常检出率有统计学意义,其中多发心血管异常检出率明显高于单一心脏结构异常,多发心血管异常组与心血管合并心外异常组检出率有统计学意义。
3 讨论
3.1 致病性CNV的总体检出率及其临床意义 本研究中,产前超声检查提示心血管异常的204例胎儿中,进行全基因组CMA检测,结果提示37例胎儿异常,除外12例非整倍体或者三倍体,在超声提示心血管异常产前样本中25例CNV异常且CNV片段大小在0.5~129Mb不等,占异常总数的67.57%。CNV导致的基因组失衡,包括数百种基因微缺失或微重复综合征,是先天性畸形和神经发
5
1