產(chǎn)前診斷額外小標(biāo)記染色體的細(xì)胞遺傳學(xué)回顧性分析

胡晶晶 李星 蔡嬋慧 李顯箏

(廣東省婦幼保健院 醫(yī)學(xué)遺傳中心，廣東 廣州 511442)

額外小標(biāo)記染色體(small supernumerary marker chromosomes，sSMC)，簡稱標(biāo)記染色體(marker chromosomes)，被認(rèn)為是一種異常的染色體重排，其片段大小通常小于或等于同一分裂相中的20號染色體[1]。理論上，sSMC可來源于任何一條染色體，但其結(jié)構(gòu)卻復(fù)雜多樣，可能是某一條染色體著絲粒上下的區(qū)域，也可能是包括倒位、倒位重復(fù)、環(huán)狀或其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)衍生的小染色體片段，其在個體中的存在形式可以是純合型，也可以是嵌合型。目前在人群中已發(fā)現(xiàn)sSMC跟多種疾病有關(guān)[2]，包括不育、腫瘤、智力低下等，其攜帶者的臨床表型和輕重程度與sSMC所攜帶的基因劑量密切相關(guān)，如果sSMC含有常染色質(zhì)，那么其攜帶者一般會有異常的臨床表型；如果sSMC不含有常染色質(zhì)而只是由異染色質(zhì)組成，那么其攜帶者一般臨床表型正常。有報道顯示，sSMC攜帶者中約有2/3臨床表型正常[3]。在國外有sSMC各類人群的相關(guān)數(shù)據(jù)報道，但是國內(nèi)并未見各類人群中sSMC檢出率的相關(guān)報道，特別是產(chǎn)前診斷胎兒中sSMC檢出率的相關(guān)數(shù)據(jù)報道。由于產(chǎn)前診斷的特殊性，胎兒臨床表型通過現(xiàn)有的技術(shù)不一定能夠完全表現(xiàn)出來，因此，如果在產(chǎn)前診斷中發(fā)現(xiàn)胎兒攜帶sSMC，對判斷胎兒的預(yù)后和臨床表型的輕重以及遺傳咨詢將會帶來非常大的挑戰(zhàn)。本文通過回顧性總結(jié)分析廣東省婦幼保健院醫(yī)學(xué)遺傳中心近5年3萬多例產(chǎn)前診斷病例中發(fā)現(xiàn)的攜帶額外小標(biāo)記染色體胎兒的細(xì)胞遺傳學(xué)檢測結(jié)果，以期總結(jié)這類胎兒的一般臨床特征，為臨床提供基礎(chǔ)的循證醫(yī)學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 基本資料 選擇2015年1月至2019年12月在本院醫(yī)學(xué)遺傳中心產(chǎn)前診斷門診進(jìn)行介入性產(chǎn)前診斷的胎兒32 422例。按孕婦不同孕周選擇不同的穿刺手術(shù), 孕11～14周行經(jīng)腹絨毛吸取術(shù)，孕16～25周行經(jīng)腹羊膜腔穿刺術(shù)和孕25～31周行經(jīng)腹臍靜脈穿刺術(shù)，在對孕婦和家屬進(jìn)行充分告知并簽署知情同意書后孕婦及家屬自愿選擇將獲得的絨毛、羊水和臍血樣本進(jìn)行細(xì)胞遺傳學(xué)核型分析檢測。其中進(jìn)行絨毛吸取術(shù)的孕婦2020例，年齡15～49歲，平均年齡31歲；行經(jīng)腹羊膜腔穿刺術(shù)的孕婦24 511例，年齡14～52歲，平均年齡32歲；行臍靜脈穿刺術(shù)的孕婦5891例，年齡15～50歲，平均年齡29歲。按不同因素分組如下：①按不同樣品類型分為絨毛組、羊水組和臍血組；②按孕婦年齡分組：≥35歲孕婦(10 973例)為高齡孕婦組，<35歲孕婦(21 449例)為適齡孕婦組。

1.2 方法 將B超引導(dǎo)下穿刺獲得的絨毛(20～30mg)、羊水(20ml)和臍血(1ml)用于體外培養(yǎng)，其中絨毛和羊水用至少2個培養(yǎng)瓶進(jìn)行原位培養(yǎng)，臍血直接接種入3瓶培養(yǎng)基懸浮培養(yǎng)。經(jīng)收獲、吉姆薩染色制片。在顯微鏡下，絨毛和羊水計數(shù)15～20個克隆，每個克隆分析1～2個核型，如有嵌合則增加計數(shù)完所有克?。荒氀嫈?shù)20個核型，至少分析5個核型,如有嵌合則增加計數(shù)至100個核型。結(jié)果依據(jù)人類細(xì)胞基因組學(xué)國際命名體系(ISCN 2013)[4]對染色體核型進(jìn)行命名。絨毛和羊水的G顯帶分辨率為420～450條帶，臍血G顯帶分辨率為500條帶。

2 結(jié)果

在32 422例樣本中共檢測出49例標(biāo)記染色體攜帶胎兒，檢出率1.51‰，其中純合15例，約占總數(shù)的30.61%(15/49)，嵌合34例，約占總數(shù)的69.39%(34/49)；在2020例絨毛組中檢測出4例標(biāo)記染色體攜帶胎兒，檢出率1.98‰，其中純合2例，嵌合2例；在5891例臍血組中檢測出11例標(biāo)記染色體攜帶胎兒，檢出率1.87‰，其中純合4例，嵌合7例；在24 511例羊水組中檢測出34例標(biāo)記染色體攜帶胎兒，檢出率1.39‰，其中純合9例，嵌合25例。具體結(jié)果見表1～3。

在21 449例適齡孕婦組中共檢測出25例標(biāo)記染色體攜帶胎兒，檢出率1.21‰，其中純合9例，約占總數(shù)的36.00%(9/25)，嵌合16例，約占總數(shù)的64.00%(16/25)；在10 973例高齡孕婦組中共檢測出24例標(biāo)記染色體攜帶胎兒，檢出率2.19‰，其中純合6例，約占總數(shù)的25.00%(6/24)，嵌合18例，約占總數(shù)的75.00%(18/24)；在檢出的49例sSMC攜帶胎兒中，高齡孕婦有24例，占比48.9%(24/49)。sSMC在適齡組和高領(lǐng)組中檢出率的比較結(jié)果見表3。

表3 sSMC在適齡組和高領(lǐng)組中檢出率的比較

3 討論

sSMC于1961年首次由Ilberry報道[5]，據(jù)國外報道，sSMC在新生兒中的檢出率約為0.44‰[2,6]，在產(chǎn)前診斷胎兒中的發(fā)生率為0.75‰，其中超聲異常胎兒的sSMCs發(fā)生率增高到2.04‰，國外也有學(xué)者估計全球80億人口中約330萬左右的sSMC攜帶者[7-9]。國內(nèi)sSMC在不同人群中檢出率的報道較少，而且，在產(chǎn)前診斷中如此規(guī)模的胎兒人群報道幾乎沒有。大多數(shù)是對產(chǎn)前診斷胎兒sSMC檢出的個案或病例報道。本文通過回顧性分析3種產(chǎn)前診斷樣本共計32 422例胎兒染色體G顯帶核型分析結(jié)果，共檢測出49例sSMC攜帶胎兒，檢出率是1.54‰，跟國外報道結(jié)果基本一致。在不同產(chǎn)前診斷樣本類型中，絨毛樣本的檢出率最高，達(dá)到1.94‰，其次是臍血樣本，羊水樣本的檢出率最低，只有1.43‰。

sSMC的形成機制非常復(fù)雜，根據(jù)sSMC的染色體來源和形態(tài)不同，其形成機制也不盡相同，目前并未完全清楚。當(dāng)前報道的sSMC形成機制主要有以下3種：①U型交換：主要發(fā)生在來源于近端著絲粒染色體形成sSMC的過程中。U型交換在減數(shù)分裂過程中可發(fā)生在同一染色體內(nèi)也可以發(fā)生在不同染色體之間[10]。②三體自救失?。寒?dāng)胎兒三體自救時，如果清除多余的染色體過程發(fā)生中斷，便會形成新的sSMC[11]。③形成環(huán)狀標(biāo)記染色體：該形成機制還未完全闡明，推測有2種機制：(a)一條性染色體在短臂和長臂各斷裂一次，有著絲粒的片段在斷端發(fā)生融合形成環(huán)狀標(biāo)記染色體，(b)一個染色體斷裂發(fā)生在著絲粒α衛(wèi)星陣列內(nèi)，第二個斷裂發(fā)生在染色體的p或q臂中。這一機制產(chǎn)生了2個有功能的著絲粒和2條新的衍生染色體。這2條新的染色體其中一條即形成環(huán)狀標(biāo)記染色體，另一條為缺少新生環(huán)狀染色體基因組片段的缺失型染色體，因此，該細(xì)胞系的基因組是平衡的。

一般認(rèn)為孕婦年齡≥35歲，即為高齡孕婦。孕婦高齡也是胎兒發(fā)生遺傳性變異的高危因素。同樣的，孕婦高齡也是sSMC形成的高危因素。綜合國外報道來看，高齡孕婦和適齡孕婦相比較，高齡孕婦檢出sSMC攜帶胎兒的檢出率是適齡孕婦的2～3倍。國內(nèi)未見相關(guān)數(shù)據(jù)的報道。本研究中發(fā)現(xiàn)，高齡孕婦檢出sSMC攜帶胎兒的檢出率是2.19‰，適齡孕婦檢出sSMC攜帶胎兒的檢出率是1.17‰，高齡孕婦檢出sSMC攜帶胎兒的檢出率是適齡孕婦的1.87倍，接近2∶1，跟國外的數(shù)據(jù)基本一致。說明孕婦高齡可能跟胎兒形成標(biāo)記染色體有關(guān)。

本研究中，核型分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)15例sSMC攜帶胎兒是純合型，約占sSMC攜帶胎兒總數(shù)的30.61%(15/49)，34例sSMC攜帶胎兒是嵌合型，約占sSMC攜帶胎兒總數(shù)的69.39%(34/49)。說明在產(chǎn)前診斷病例中，約1/3的sSMC攜帶胎兒是純合型，約2/3的sSMC攜帶胎兒是嵌合型，即純合型sSMC攜帶胎兒和嵌合型sSMC攜帶胎兒的比例約1：2。這跟國外報道的約有50%～70%的sSMC攜帶胎兒是嵌合型的一致[11]。但是需要注意的是，sSMC在單一組織來源的嵌合比例跟其引起的臨床表型并不一定有相關(guān)性，據(jù)報道，Liehr T[9]總結(jié)認(rèn)為胎兒的不同組織部位，sSMC的嵌合比例可能不同，sSMC的嵌合比例可以從羊水細(xì)胞的13%到胎兒心肌細(xì)胞的62%。因此，在產(chǎn)前診斷中，胎兒sSMC的嵌合比例并不能完全反映胎兒臨床表型的嚴(yán)重程度。

現(xiàn)階段能夠應(yīng)用于檢測標(biāo)記染色體的方法有很多，包括傳統(tǒng)的G顯帶核型分析、CMA、熒光原位雜交技術(shù)(fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH)、多重連接依賴式探針擴增(multiplex ligation depent probe amplication，MLPA)技術(shù)、高通量全基因組測序技術(shù)、光譜核型分析技術(shù)等。目前，染色體病產(chǎn)前診斷的金標(biāo)準(zhǔn)仍然是傳統(tǒng)細(xì)胞遺傳學(xué)分析-核型分析，由于sSMC是在正常染色體核型基礎(chǔ)上多出來的額外衍生染色體，通過核型分析能很好的檢測出sSMC，但是并不能完全鑒別出sSMC的來源和致病性。

sSMC的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，sSMC攜帶者的臨床表型也可能表現(xiàn)不一、輕重不一。在人群中約有2/3的個體無臨床表型，但也有表型較重的個體，如精神運動發(fā)育異常、多器官結(jié)構(gòu)畸形和功能異常等。由于產(chǎn)前診斷的特殊性，再加上sSMC攜帶者至少有一半是嵌合體，這些都增加了sSMC攜帶者產(chǎn)前遺傳咨詢的難度，如何準(zhǔn)確的進(jìn)行產(chǎn)前遺傳咨詢，如何合理的建議胎兒的去留，對于臨床遺傳咨詢者來說，這些都需要慎重考慮的。Liehr等[9]認(rèn)為，sSMC攜帶者的臨床表型主要跟sSMC攜帶的基因劑量效應(yīng)和印記介導(dǎo)的表觀遺傳影響，因此，對sSMC攜帶胎兒除進(jìn)行傳統(tǒng)的核型分析，還必須進(jìn)行分子和分子細(xì)胞學(xué)檢測，如染色體微陣列檢測和高通量測序，以便能更準(zhǔn)確地判斷胎兒的臨床表型和去留。

綜上所述，本地區(qū)產(chǎn)前診斷胎兒sSMC的檢出率約為1.51‰，sSMC攜帶胎兒至少有一半是嵌合體，孕婦高齡是sSMC攜帶胎兒形成的高危因素。對于sSMC攜帶胎兒，需要細(xì)胞、分子多種方法共同檢測，才能準(zhǔn)確的判斷胎兒的臨床表型和去留。