高分辨染色體數(shù)據(jù)分析在完善孕前優(yōu)生檢查中的作用

席 微，劉恒濤，2，竇肇華，3* (.北京家恩德運(yùn)醫(yī)院，北京 009；2.北京仁基源醫(yī)學(xué)研究院，北京 0；3.吉林醫(yī)藥學(xué)院,吉林 吉林 3203)

近年來(lái)，我國(guó)不孕不育人群逐年擴(kuò)大，成為人口出生率下降不容忽視的因素之一。1995年我國(guó)不孕不育率僅3%左右，隨后二十年快速上升，2007年已達(dá)11.9%，2010年更達(dá)15.5%[1]。不孕不育的原因十分復(fù)雜，其中卵子和精子的形成過(guò)程異常以及胚胎發(fā)育異常，很大一部分原因來(lái)自遺傳因素。國(guó)內(nèi)有不少研究文獻(xiàn)討論了染色體異常和不孕不育之間的相關(guān)性，但調(diào)查對(duì)象人數(shù)多以千計(jì)，數(shù)據(jù)基數(shù)較小，結(jié)論的可靠度受到影響。本研究采納北京某醫(yī)學(xué)研究院的大數(shù)據(jù)，分析全國(guó)22 740名育齡人員中，異常染色體攜帶者的精確數(shù)量與各類(lèi)常見(jiàn)染色體異常在不同年齡段、不同性別人群中的詳細(xì)分布狀況，并作簡(jiǎn)單解析，提出幾點(diǎn)建議，供決策部門(mén)參考。

1 資料與方法

自2015年1月到2020年12月，對(duì)來(lái)自全國(guó)各地的22 740例20-45歲育齡受檢者，在知情同意的原則下采集其外周血，進(jìn)行550-850條帶(圖1)水平的高分辨率染色體核型檢查分析[2]。圖1中紅色850G模式圖是ISCN標(biāo)準(zhǔn)圖與核型分析中的第12號(hào)染色體各條帶對(duì)應(yīng)，示該核型的顯帶標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到850條帶。

用肝素鋰抗凝管無(wú)菌操作抽取受檢者外周靜脈血3 mL，取適量外周血樣本接種到專(zhuān)用HD培養(yǎng)基內(nèi)，5%二氧化碳，37 ℃培養(yǎng)72 h。在收獲細(xì)胞前用0.2 g/L秋水仙素處理20 min；離心去上清液，低滲處理15 min；固定(乙酸∶甲醇=1∶3)，離心去上清液，加新鮮固定液制成細(xì)胞懸液。將細(xì)胞懸液滴在潔凈濕冷的玻片上，風(fēng)干后移入90 ℃烤箱烘烤2 h。經(jīng)過(guò)胰酶消化、吉姆薩染色，加蓋玻片晾干。分析所用系列試劑，均為醫(yī)學(xué)研究院自制。將制備好的玻片用Leica全自動(dòng)玻片掃描系統(tǒng)GSL-120掃描拍攝，獲得分散的細(xì)胞分裂中期染色體圖像。用CytoVision軟件輔助分析中期細(xì)胞染色體核型，歸納結(jié)果。

圖 1 高分辨染色體，G顯帶850條帶

2 結(jié) 果

22 740例受檢者中，938例查見(jiàn)染色體異常，占4.12%。其中染色體結(jié)構(gòu)異常381例，占1.68%；染色體數(shù)目異常557例，占2.45%；相互易位192例，占0.84%；羅氏易位59例，占0.26%；染色體倒位63例，占0.28%；雙著絲粒染色體、環(huán)狀染色體、標(biāo)記染色體等其他結(jié)構(gòu)異常67例，占總數(shù)的0.29%(圖2和圖3)。圖2A中1號(hào)、5號(hào)與6號(hào)染色體紅色箭頭示異常染色體及其斷點(diǎn)與重新連接點(diǎn)。紅色550G模式圖是ISCN標(biāo)準(zhǔn)圖與核型分析中的第7號(hào)染色體各條帶對(duì)應(yīng)，示該核型的顯帶標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到550條帶。圖2B是圖2A中的異常染色體結(jié)構(gòu)模式圖；藍(lán)色示1號(hào)染色體，紫色示5號(hào)染色體，綠色示6號(hào)染色體；左側(cè)是正常染色體模式圖，右側(cè)是異常染色體模式圖；5號(hào)染色體長(zhǎng)臂末端的灰色長(zhǎng)條示其獲得不明染色體片段。其中本次檢查的某患者，在北京某三甲醫(yī)院做了400條帶的染色體核型分析(圖3A)，未查見(jiàn)異常；而在本醫(yī)學(xué)研究院的550條帶的染色體檢查(圖3B)中，確認(rèn)了該患者2號(hào)染色體與5號(hào)染色體之間存在微小片段的平衡易位。

各類(lèi)染色體異常在不同年齡段及男女性別中的分布與占比，詳見(jiàn)表1和表2。其中占比統(tǒng)計(jì)數(shù)值為異常人數(shù)/分類(lèi)人群總數(shù)的比值，染色體結(jié)構(gòu)異常劃分為相互易位、羅氏易位、倒位與其他異常等四大類(lèi)，染色體數(shù)目異常未分類(lèi)。

圖 2 復(fù)雜相互易位的染色體核型(A)及模式圖(B)

圖 3 反復(fù)流產(chǎn)患者400條帶以下(A)及550條帶(B)的染色體核型分析

3 討 論

不孕不育是指男女雙方在不采取避孕措施，在正常頻次的性生活背景下，連續(xù)12個(gè)月內(nèi)未孕[3]。不孕不育的概念不單是無(wú)法受孕，也涵蓋了胎停育、反復(fù)自發(fā)流產(chǎn)、死胎等情形。本研究所述的不孕不育，延用后者這種更廣義的概念。反復(fù)自發(fā)流產(chǎn)占據(jù)了不孕不育中的很大一部分。歐洲人類(lèi)生殖與胚胎學(xué)會(huì)年會(huì)ESHRE的大型研究指出[4]，臨床上反復(fù)自發(fā)流產(chǎn)中，50%以上有染色體異常(數(shù)量異常、結(jié)構(gòu)異常等)。這種胚胎染色體異常，與夫妻染色體無(wú)關(guān)。

另一部分不孕不育問(wèn)題由夫妻倆一方或雙方染色體結(jié)構(gòu)異常引起。平衡易位、羅氏易位、染色體倒位等染色體結(jié)構(gòu)異常的攜帶者，其遺傳物質(zhì)總量平衡，基因總數(shù)不變，自身健康，無(wú)臨床癥狀，但形成的生殖細(xì)胞中，較大概率繼承衍生異常染色體，導(dǎo)致精子或卵子內(nèi)遺傳物質(zhì)不平衡，受精后使胚胎基因數(shù)目異常，在不同發(fā)育階段導(dǎo)致胎停育、流產(chǎn)或出生缺陷。一對(duì)夫婦可能單方攜帶染色體異常，也有可能同時(shí)攜帶。黃伏蓮[5]等研究指出，不孕不育夫婦中，女方因素占38.21%，男方因素占23.49%，雙方共同因素占38.30%。這些數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)說(shuō)明了男女雙方需要同時(shí)檢查，不單單是女性的問(wèn)題。

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，平衡易位等平衡性染色體結(jié)構(gòu)異常攜帶者達(dá)到總?cè)巳旱?.68%，比文獻(xiàn)記載的參考值0.2%～0.4%高的多[6]。本次調(diào)查對(duì)象都是做的550條帶水平以上的高分辨率染色體核型分析，更容易檢出微小片段的染色體結(jié)構(gòu)異常。在不漏診、誤診的前提下，查清染色體異常的狀況，這類(lèi)攜帶者人群其實(shí)完全可以通過(guò)針對(duì)性的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)優(yōu)生優(yōu)育。如果漏診，攜帶者很可能因?yàn)榉磸?fù)流產(chǎn)、反復(fù)試管嬰兒失敗等，面臨精神壓力與經(jīng)濟(jì)壓力的雙重打擊。

本次調(diào)查對(duì)象限定在20-45歲育齡人群，來(lái)自全國(guó)各地，有較好的普遍性與代表性。一些常見(jiàn)的染色體異常遺傳病患者，比如貓叫綜合征、天使綜合征等，較難存活到20歲，在本次調(diào)查中未有查見(jiàn)。本研究重在反映臨床上無(wú)明顯異常的普通育齡人群，攜帶染色體異常的數(shù)據(jù)狀況，并非全人口、全年齡段的一個(gè)統(tǒng)計(jì)。

本研究發(fā)現(xiàn)，染色體數(shù)目異常的病例高達(dá)2.45%，絕大部分都是性染色體相關(guān)的純合或嵌合型數(shù)目異常。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，45,X細(xì)胞系、47,XXX細(xì)胞系與正常女性46,XX細(xì)胞系低比例嵌合的情況，在育齡婦女中較為普遍；20歲年齡段的女性攜帶性染色體數(shù)目異常的比例只有1.67%，30歲年齡段則躍升到3.27%，40歲以上則為8.32%。意味著隨著女性年齡增加，X染色體在細(xì)胞分裂復(fù)制過(guò)程中，不穩(wěn)定性顯著提升。醫(yī)學(xué)上把35歲以上的育齡婦女歸為高齡產(chǎn)婦，本數(shù)據(jù)從另一個(gè)側(cè)面印證了這樣的劃分。

表 1 男性各年齡段育齡人群中的染色體異常分布[n(%)]

表 2 女性各年齡段育齡人群中的染色體異常分布[n(%)]

我國(guó)育齡人群基數(shù)龐大，若能大比例消除染色體異常帶來(lái)的不孕不育或出生缺陷，對(duì)全國(guó)范圍的優(yōu)生優(yōu)育，會(huì)有很強(qiáng)的助力；即使稍微降低由于染色體異常造成的不利因素，也能解決眾多家庭的生育困難，降低全社會(huì)的生育成本。我國(guó)每年新出生人口中有5.6%是缺陷兒[7]，優(yōu)生優(yōu)育是我國(guó)一項(xiàng)特別重要的公共服務(wù)。2016年我國(guó)印發(fā)和實(shí)施《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》，倡導(dǎo)優(yōu)生優(yōu)育，提出構(gòu)建覆蓋城鄉(xiāng)居民各階段出生缺陷防治體系；2021年5月我國(guó)又在《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于優(yōu)化生育政策促進(jìn)人口長(zhǎng)期均衡發(fā)展的決定》中對(duì)健全出生缺陷防治網(wǎng)絡(luò)提出三級(jí)預(yù)防措施，堅(jiān)持不懈的優(yōu)化生育領(lǐng)域的方法和政策。在“重預(yù)防”的理念下，推進(jìn)孕前優(yōu)生健康檢查被列入措施之一。2010年起，我國(guó)開(kāi)展的國(guó)家免費(fèi)孕前優(yōu)生健康檢查項(xiàng)目中，包含男女雙方的生殖系統(tǒng)、血尿常規(guī)、肝腎功能及艾滋梅毒的檢查，女性還有血清葡萄糖、甲狀腺功能、巨細(xì)胞、弓形蟲(chóng)、婦科分泌物及超聲常規(guī)檢查。現(xiàn)有的檢查項(xiàng)目可以有效預(yù)防胎兒后期不良發(fā)育問(wèn)題，卻無(wú)法預(yù)防異常遺傳物質(zhì)攜帶引發(fā)的不良生育結(jié)果，或某些先天性出生缺陷。因此，切實(shí)有效的做好、健全出生缺陷防治網(wǎng)絡(luò)的一級(jí)預(yù)防措施，可減少二、三級(jí)預(yù)防措施成本和不良妊娠結(jié)局，對(duì)特定人群采取針對(duì)性的預(yù)防措施，以減少醫(yī)療成本浪費(fèi)和家庭生育成本。這樣的背景下，孕前染色體檢查方案顯得尤為重要。

結(jié)合本次調(diào)查數(shù)據(jù)與社會(huì)現(xiàn)實(shí)，提出以下建議：第一，育齡夫婦備孕前需同時(shí)檢查染色體；第二，染色體檢查的質(zhì)量應(yīng)整體提升，生殖領(lǐng)域孕前外周血染色體檢查應(yīng)達(dá)到550條帶的國(guó)際通行水平，以最大限度減少誤診、漏診；第三，對(duì)育齡人群大力科普孕前染色體檢查的意義，最好能把孕前染色體檢查列入優(yōu)生孕前健康檢查項(xiàng)目，以降低染色體問(wèn)題引起的不孕不育人群數(shù)量；第四，對(duì)于有過(guò)反復(fù)自發(fā)流產(chǎn)、胎停育等不良孕產(chǎn)史的夫婦，應(yīng)把550-850條帶水平的高分辨率、超高分辨率染色體核型分析檢查列入必查項(xiàng)目，利于檢出微小片段染色體異常，針對(duì)性解決問(wèn)題。