7號(hào)染色體三體、嵌合型三體及單親二體

曹培暄 熊小龍 李秋霞 潘晶晶 李淑元 朱湘玉*

(1.南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院 婦產(chǎn)科， 江蘇 南京 210008； 2.浙江博圣生物技術(shù)股份有限公司技術(shù)保障中心， 浙江 杭州 310000； 3.中國(guó)福利會(huì)國(guó)際和平婦幼保健院 生殖遺傳科，上海 200030)

7號(hào)染色體為亞中著絲粒染色體，屬于C組染色體，全長(zhǎng)159 345 973 bp (GRCh38/hg38)，內(nèi)含2774個(gè)基因，187個(gè)OMIM基因。完全型7號(hào)染色體三體罕見(jiàn)活產(chǎn)兒報(bào)道，多見(jiàn)于早期流產(chǎn)絨毛或絨毛活檢中。嵌合型7號(hào)染色體三體可見(jiàn)于限制性胎盤(pán)嵌合體或活產(chǎn)兒中，臨床表型差異較大。此外，7號(hào)染色體具有印跡效應(yīng)，不同親本來(lái)源的缺失可造成Silver-Russell綜合征(Silver-Russell syndrome, SRS)或胎兒過(guò)度生長(zhǎng)。隨著產(chǎn)前診斷技術(shù)的發(fā)展，更多的染色體數(shù)目變異被臨床工作者所發(fā)現(xiàn)，染色體異常再次成為話(huà)題。本綜述將對(duì)7號(hào)染色體相關(guān)的三體、嵌合型三體、單親二體(uniparental disomy, UPD)的機(jī)制、臨床表現(xiàn)等方面進(jìn)行匯總，以期對(duì)遺傳咨詢(xún)提供幫助。

1 7號(hào)染色體三體及嵌合體

1.1 產(chǎn)生機(jī)制及發(fā)生率 與大部分三體產(chǎn)生的機(jī)制類(lèi)似，7號(hào)染色體三體的形成是由于有絲分裂中染色體不分離或有絲分裂后期遲滯造成的。對(duì)流產(chǎn)物中出現(xiàn)的染色體三體的研究認(rèn)為，有絲分裂中母源性染色體不分離是最可能的原因，占57%[1,2]。

1.2 臨床特征 完全型7號(hào)染色體三體通常為致死性的染色體異常，活產(chǎn)兒完全型7號(hào)染色體三體僅見(jiàn)于早期報(bào)道中[3,4]?，F(xiàn)有病例中所描述的共同表現(xiàn)包括眼發(fā)育異常、耳位低、短頸、腎臟發(fā)育異常、肺發(fā)育不良等，其中腎臟發(fā)育異常(腎發(fā)育不良或多囊性腎不良)可能是胎兒出現(xiàn)其他腎外諸多表型的主要原因之一。

完全型7號(hào)染色體三體可造成胚胎早期流產(chǎn)，表現(xiàn)為胚胎發(fā)育不良或空孕囊。筆者對(duì)405例早期自然流產(chǎn)樣本進(jìn)行染色體微陣列分析，發(fā)現(xiàn)了6例7號(hào)染色體三體(占1.5%)，占所有異常檢出的2.7%(6/224)[5]。而在2000余例中孕期以后的樣本中未發(fā)現(xiàn)7號(hào)染色體三體。

臨床報(bào)道中更多見(jiàn)的是嵌合型7號(hào)染色體三體[6-10]。目前已報(bào)道了18例產(chǎn)后診斷的嵌合型7號(hào)染色體三體，其中9例無(wú)顯著臨床異常表型[7]，3例表現(xiàn)為腎發(fā)育不全(Potter綜合征)或腎發(fā)育不良[8]，6例具有一些共同特征，如伊藤黑素病(大理石樣色素沉著、眼部肌肉過(guò)度緊張、腿長(zhǎng)且不對(duì)稱(chēng)、癲癇發(fā)作和智力低下)，面部不對(duì)稱(chēng)和短瞼裂、耳異常等。有些病例可表現(xiàn)為頭發(fā)稀疏、牙釉質(zhì)發(fā)育不良、生殖器異常和肺發(fā)育不良等[9,10]。

近年來(lái)，隨著孕婦外周血胎兒游離DNA(cell-free fetal DNA，cffDNA)檢測(cè)的應(yīng)用，使得更多的嵌合型7號(hào)染色體三體在產(chǎn)前被發(fā)現(xiàn)。cffDNA起源于凋亡的滋養(yǎng)細(xì)胞，胎盤(pán)可允許cffDNA進(jìn)入母體循環(huán)，從而可通過(guò)母血的檢測(cè)而獲得胎兒的信息。cffDNA在應(yīng)用于產(chǎn)前13、18、21-三體篩查的過(guò)程中，也會(huì)對(duì)其他染色體三體異常有提示作用。在近期的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)cffDNA檢測(cè)，7號(hào)染色體異常(單條或合并其他染色體三體高風(fēng)險(xiǎn))的陽(yáng)性率為0.11%(35/31 250)[11]，進(jìn)一步對(duì)這35例7號(hào)染色體三體高風(fēng)險(xiǎn)孕婦進(jìn)行驗(yàn)證，證實(shí)多為限制性胎盤(pán)嵌合，胎兒核型通常正常[11]。

同樣道理，在絨毛活檢(chorionic villus sampling，CVS)中檢測(cè)到的7號(hào)染色體三體，也常常局限于胎盤(pán)，而胎兒預(yù)后通常較好。有多個(gè)病例報(bào)道在絨毛活檢樣本中發(fā)現(xiàn)完全型7號(hào)染色體三體或嵌合型7號(hào)染色體三體，羊水及臍血檢測(cè)均未見(jiàn)7號(hào)染色體三體細(xì)胞的存在，其中1例于出生后3個(gè)月隨訪(fǎng)時(shí)臨床表型正常[12,13]。

1.3 治療和預(yù)后 完全型7號(hào)染色體三體通常為致死性異常，預(yù)后不良，無(wú)有效干預(yù)措施。對(duì)于嵌合型7號(hào)染色體三體，尚無(wú)關(guān)于患者預(yù)后的客觀研究。一般來(lái)說(shuō)，臨床癥狀的輕重取決于嵌合的比例和嵌合的部位，嵌合發(fā)生越早，異常細(xì)胞比例越高，臨床影響越大。由于嵌合部位無(wú)法精確檢測(cè)，因此對(duì)個(gè)體而言，在試圖根據(jù)三體細(xì)胞比例來(lái)判斷胎兒預(yù)后時(shí)需謹(jǐn)慎。對(duì)于7號(hào)染色體三體或嵌合型7號(hào)染色體三體，目前尚無(wú)有效干預(yù)手段。

無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)(non-invasive prenatal testing，NIPT)提示7號(hào)染色體三體高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)通過(guò)羊水或臍血進(jìn)行染色體核型鑒定，同時(shí)結(jié)合超聲做出綜合判斷。絨毛活檢、羊膜穿刺術(shù)及臍靜脈穿刺獲得的標(biāo)本胚胎組織來(lái)源不同，在胚胎發(fā)育的過(guò)程中，染色體變異可能發(fā)生在不同胚層的分化過(guò)程中，因此會(huì)出現(xiàn)絨毛核型與羊水核型、臍血核型不一致的現(xiàn)象。在絨毛活檢時(shí)發(fā)現(xiàn)完全或嵌合型7號(hào)染色體三體時(shí)，應(yīng)建議孕婦進(jìn)行羊膜穿刺術(shù)或胎兒血液取樣，進(jìn)一步明確胎兒的嵌合情況以及是否存在單親二體(uniparental disomy，UPD)，并且需要對(duì)整個(gè)妊娠過(guò)程進(jìn)行仔細(xì)的評(píng)估。若胎兒不存在嵌合7號(hào)染色體三體或UPD，也可能會(huì)因胎盤(pán)異常細(xì)胞嵌合導(dǎo)致胎盤(pán)功能受損，出現(xiàn)胎兒宮內(nèi)發(fā)育遲緩、早產(chǎn)或流產(chǎn)。因此，即使明確為胎盤(pán)嵌合，也應(yīng)進(jìn)行連續(xù)超聲檢查，以評(píng)估胎兒發(fā)育的情況。胎兒畸形或胎兒生長(zhǎng)受限(fetal growth restriction，F(xiàn)GR)的發(fā)現(xiàn)是胎兒受累的證據(jù)。

1.4 實(shí)驗(yàn)室檢查 7號(hào)染色體三體的檢測(cè)通常采用染色體核型分析、熒光原位雜交(fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH)、熒光定量PCR(quantitative fluorescence PCR，QF-PCR)、核型BoBs(KaryoLite BACs on Beads，KL-BoBs)、染色體微陣列分析(chromosomal microarray analysis，CMA)、拷貝數(shù)測(cè)序分析(copy number variance sequencing，CNV-Seq)來(lái)明確診斷。

不同檢測(cè)技術(shù)對(duì)嵌合的檢測(cè)能力有一定的差異，并不是所有的嵌合都可被檢出。此外，受外源的母源污染(母血細(xì)胞、蛻膜、穿刺組織碎片等)、培養(yǎng)過(guò)程中的生長(zhǎng)差異及畸變都會(huì)導(dǎo)致嵌合體的漏診和誤診。

染色體核型分析可用于嵌合7號(hào)染色體三體的檢出，根據(jù)培養(yǎng)方法的不同(培養(yǎng)瓶法、原位法)對(duì)嵌合體的檢出能力也存在差異。培養(yǎng)瓶法需要打散克隆，滴片的過(guò)程中分裂相破裂，可能發(fā)生核型丟失，從而導(dǎo)致真性嵌合的漏診，也易產(chǎn)生假性的嵌合。原位法能保留克隆的完整性，還原克隆真實(shí)狀態(tài)，無(wú)需滴片，能減少真性嵌合漏診，降低假性嵌合的產(chǎn)生。

間期FISH分析可能是確認(rèn)可疑嵌合的最合適方法。異常細(xì)胞的比例介于 10%～60%之間者提示為嵌合[14]?；贒NA的檢測(cè)QF-PCR 技術(shù)一般可檢測(cè)出嵌合比例在 20% 及以上的三體嵌合體[15]。產(chǎn)前BoBs在7q11.23區(qū)設(shè)置5個(gè)探針，核型BoBs在7號(hào)染色體短臂和長(zhǎng)臂分別設(shè)置2個(gè)探針，兩者對(duì)于7號(hào)染色體三體嵌合具有一定的提示作用。

CMA技術(shù)對(duì)于異常細(xì)胞比例≥30%的嵌合體檢測(cè)結(jié)果比較可靠[16]，也有更低比例檢出的報(bào)道[17,18]。

1.5 再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及咨詢(xún) 7號(hào)染色體三體一般呈散發(fā)性。7號(hào)染色體三體妊娠史可能增加再次妊娠時(shí)染色體異常的風(fēng)險(xiǎn)。

2 7號(hào)染色體單親二體

2.1 產(chǎn)生機(jī)制及發(fā)生率 UPD指父母一方的染色體片段被另一方的同源部分取代，或某一個(gè)體的2條同源染色體都來(lái)自同一親本。UPD的概念由Engel[19]在1980年提出。Spence等[20]提出了UPD產(chǎn)生的幾種可能的機(jī)制：①減數(shù)分裂突變形成的二體配子與缺體配子結(jié)合受精后形成二倍體的現(xiàn)象(配子互補(bǔ))；②早期有絲分裂的合子中三體染色體的一條染色體丟失(三體拯救)；③缺體配子與正常配子受精形成單體合子，在卵裂過(guò)程中，單體染色體進(jìn)行復(fù)制變成一對(duì)屬同二體的染色體，在發(fā)生染色體不分離的情況下，這一對(duì)染色體同時(shí)進(jìn)入相同的一個(gè)子代細(xì)胞(單體復(fù)制或補(bǔ)償)。

母親的減數(shù)分裂錯(cuò)誤是母源UPD(7)形成的主要原因，約占71%[21]。目前在UPD病例數(shù)據(jù)庫(kù)中，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示共有291例UPD(7)，占所有染色體已發(fā)現(xiàn)UPD總數(shù)的7.97%(291/3653)。在291例UPD(7)中，母源性UPD有269例，父源性UPD有12例，另有10例來(lái)源不明[22]。

2.2 臨床特征 母源性UPD(7)與Silver-Russell綜合征(Silver Russell syndrome，SRS)有關(guān)。SRS是一種印跡性疾病，其特征是產(chǎn)前和出生后發(fā)育遲緩、大頭畸形和三角形臉，其他表型包括咖啡色斑點(diǎn)、陰蒂短小和精神運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩[23-25]。大約10%的SRS患者為母源性UPD(7)[26]。目前認(rèn)為母源UPD引起FGR的原因是由于7號(hào)染色體上有控制宮內(nèi)及產(chǎn)后生長(zhǎng)的母源性印記基因[27]。雖然候選印跡基因尚不清楚，但有2個(gè)印跡基因已被預(yù)測(cè)為引起SRS的原因，一個(gè)為位于7p12.2的GRB10基因，該基因編碼一個(gè)適配器蛋白，可抑制胰島素受體和IGF-1的酪氨酸激酶活性；另一個(gè)可能與SRS表型相關(guān)的候選印跡基因?yàn)槲挥?q32的PEG1基因。在胎兒組織中表達(dá)，該基因功能尚不清楚[27]。

嵌合型母源性 UPD(7)也可引起SRS，但通?；颊弑硇洼^輕微[28]。UPD偶爾也會(huì)表現(xiàn)為限制性胎盤(pán)嵌合，其可能機(jī)制為三體自救。此時(shí)胎兒體內(nèi)全部或大部分細(xì)胞屬于異二體，或形成嵌合型三體，從而使胚胎得以存活；另一方面限制性胎盤(pán)嵌合也可能引起胎盤(pán)功能不足，從而導(dǎo)致胎兒發(fā)育遲緩，所以在限制性胎盤(pán)嵌合UPD的情況下，很難確定FGR是胎兒UPD還是胎盤(pán)中的嵌合三體細(xì)胞引起的[29]。也有研究者在3個(gè)母源性UPD(7)患者身上沒(méi)有找到7號(hào)染色體三體嵌合的證據(jù)，從而認(rèn)為SRS表型與母源性UPD相關(guān)，而與無(wú)法檢測(cè)到的三體細(xì)胞無(wú)關(guān)[21]。

父源性 UPD(7)的報(bào)道不多，有4例病例均表現(xiàn)為過(guò)度生長(zhǎng)，但由于這4例均同時(shí)合并了其他染色體異常，因此無(wú)法確定過(guò)度生長(zhǎng)是否與父源UPD(7)相關(guān)[30-32]。Nakamura等[33]報(bào)道了1例5歲不明原因身材高大的日本男孩，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)為父源性UPD(7)，并排除了其他單基因病可能，從而作者認(rèn)為該患者的父源性UPD(7)可能與過(guò)度生長(zhǎng)相關(guān)。但也有研究認(rèn)為父源性UPD(7)通常不會(huì)影響生長(zhǎng)發(fā)育[34]。因此需要更多病例和進(jìn)一步的研究來(lái)證實(shí)父源性UPD(7)的病因?qū)W機(jī)制。

2.3 治療和預(yù)后 對(duì)母源性UPD(7)導(dǎo)致的SRS患兒，通常為對(duì)癥治療。由于患兒存在喂養(yǎng)困難的情況，空腹低血糖的風(fēng)險(xiǎn)增加，因此在這些兒童中，低血糖的發(fā)生率約為27%[35]。監(jiān)測(cè)尿酮水平通?？梢杂行У仡A(yù)防與空腹、運(yùn)動(dòng)或疾病相關(guān)的低血糖。晚上最后一餐通過(guò)添加高分子量的葡萄糖聚合物(高齡嬰兒和兒童)或未煮熟的玉米淀粉(特別針對(duì)高齡嬰兒和兒童)可以預(yù)防夜間低血糖。由于SRS患者術(shù)前禁食會(huì)增加低血糖的風(fēng)險(xiǎn)，因此應(yīng)仔細(xì)制定手術(shù)方案[36]。

在一項(xiàng)針對(duì)小于胎齡兒(small for gestational age，SGA)矮身材兒童使用生長(zhǎng)激素治療的研究中，SRS是SGA矮身材兒童接受重組人生長(zhǎng)激素(recombinant human growth hormone，rhGH)治療的隨機(jī)臨床試驗(yàn)中唯一有效的遺傳綜合征。在此類(lèi)兒童及青少年中使用生長(zhǎng)激素，預(yù)測(cè)成年身高增加 7～11 cm[37]。一份近期發(fā)表的用以指導(dǎo)臨床醫(yī)生管理SRS患者的國(guó)際共識(shí)聲明建議：在足夠的營(yíng)養(yǎng)支持后，2～4歲時(shí)開(kāi)始接受rhGH治療，推薦劑量為35μg/kg/d，持續(xù)治療至6個(gè)月后的生長(zhǎng)速率<2 cm/年或男性患者年齡超過(guò)17 歲[38]。

母源性UPD(7)導(dǎo)致的SRS患兒多數(shù)存在輕度的語(yǔ)言功能障礙和發(fā)育遲緩、學(xué)習(xí)困難[35,39,40]。該類(lèi)患者的肌陣攣性肌張力障礙可能與7q21染色體上父本表達(dá)的SGCE表達(dá)改變有關(guān)[41,42]。就診兒科、骨科、神經(jīng)科等及時(shí)關(guān)注兒童四肢及脊柱發(fā)育、評(píng)估神經(jīng)發(fā)育情況，早期進(jìn)行干預(yù)。而對(duì)于頜面部畸形，通過(guò)正畸手術(shù)可得到改善[43]。

2.4 實(shí)驗(yàn)室檢查 NIPT提示7號(hào)染色體三體高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，或絨毛活檢發(fā)現(xiàn)完全或嵌合型7號(hào)染色體三體時(shí)，應(yīng)警惕胎兒UPD(7)的可能。對(duì)于UPD(7)的檢測(cè)，可利用微衛(wèi)星技術(shù)對(duì)家系樣本進(jìn)行單體型分析；一家三口的SNP位點(diǎn)(如CMA)比對(duì)也可對(duì)非嵌合型UPD進(jìn)行分析；甲基化PCR(methylation-specific PCR，MS-PCR)、甲基化MLPA(methylation-specific MLPA，MS-MLPA)也可用于檢測(cè)。由于甲基化模式在早期胚胎中穩(wěn)定的確切時(shí)間點(diǎn)尚不確定，甲基化技術(shù)在絨毛活檢樣本中的應(yīng)用尚未可行，只能用于通過(guò)羊膜腔穿刺術(shù)或臍靜脈穿刺收集的胎兒細(xì)胞DNA。

3 再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及咨詢(xún)

本病通常起源于三體或單體自救，遺傳咨詢(xún)同三體。在核型結(jié)果正常的情況下，母源性7號(hào)染色體UPD的復(fù)發(fā)率和后代風(fēng)險(xiǎn)均較低[44]。臨床診斷為SRS的孩子的父母生另一個(gè)SRS孩子的風(fēng)險(xiǎn)有限，總體風(fēng)險(xiǎn)較低。同樣，臨床診斷為SRS的個(gè)體的后代風(fēng)險(xiǎn)可能也較低。