唐氏綜合征產(chǎn)前篩查及診斷研究進展

邢祎祎 代天怡 楊曉月 山丹

隨著中國三胎政策全面開放，高齡產(chǎn)婦數(shù)量的增加，新生兒出生缺陷概率也隨之增加。在新生兒出生缺陷中染色體異常最為常見，而唐氏綜合征(Down′s syndrome，DS)是最常見的染色體異常，其發(fā)病率約為1/800[1]?，F(xiàn)如今仍無有效的治療方法，因此產(chǎn)前篩查及產(chǎn)前診斷便成為降低唐氏綜合征發(fā)病率最有效的方法。

一、唐氏綜合征歷史

在大約2500年前圖馬科-拉托利塔文化中的人們留下了大量描繪日常生活的陶器，Bernal等人[2]在這些陶器中發(fā)現(xiàn)有些陶器有著典型DS特征，這也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的人類對唐氏綜合征最早的認識。Andrew等人[3]發(fā)現(xiàn)16世紀佛蘭德耶穌降生畫中有一位天使的相貌與其他人明顯不同，這幅畫可能是最早的代表DS的歐洲作品之一。這意味著DS不是一種現(xiàn)代疾病。

DS和呆小癥有相似的特征，早期人們認為這都與甲狀腺功能障礙有關。人們只是將呆小癥和其他類型的智力低下區(qū)別開[4]，認為DS是一種不同類型的呆小癥。直到20世紀50年代末，甲狀腺治療被廣泛應用于DS和呆小癥患兒，但這種治療對大多數(shù)DS患兒無效。隨著社會經(jīng)濟和營養(yǎng)狀況的改善，呆小癥的發(fā)病率明顯下降，DS也逐漸被人們認識[5]。

二、危險因素

唐篩綜合征是由多種因素共同影響的結果，其主要原因在于遺傳因素及環(huán)境因素[6]。

1.遺傳因素：主要源于母親葉酸代謝基因多態(tài)性。1999年James等人發(fā)現(xiàn)在染色體分離過程中亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)可能起到了重要作用，并通過統(tǒng)計研究指出MTHFR的基因多態(tài)性與DS的發(fā)生概率有關[7]。此后學者們對MTHFR基因多態(tài)性進行了深入的研究，目前關注較多的包括MTHFR C677T，MTHFR A1298C，MTRRA66G，其中MTHFR C677T 和 A1298C已被證實與DS可能有一定相關性[8]，但現(xiàn)尚無可靠證據(jù)證明MTRRA66G與DS的發(fā)生相關。

2. 環(huán)境因素：包括母親年齡，孕前三月接觸有害物質(zhì)等[9]。Morris等人通過Meta分析得出母親年齡大于45歲時DS發(fā)病率較高，約為34‰( 95% CI:31‰～37‰)[10]，近年也有學者提出年齡大于35歲DS發(fā)病率即有顯著升高[11]。而對于煙酒、接觸有害物質(zhì)等方面現(xiàn)多為回顧性研究，無明確證據(jù)證明，故僅可說明環(huán)境因素可能會增加DS發(fā)生風險。

三、臨床表現(xiàn)及并發(fā)癥

1866年Down發(fā)表的一篇短文中描述了這種疾病。他發(fā)現(xiàn)DS患兒頭發(fā)是棕色的，直而稀疏；臉又平又寬，雙眼外眥上斜，眼距寬，眼裂很窄，嘴唇又大又厚，有橫向的裂縫。舌頭又長又厚，而且很粗糙。鼻子很小。皮膚有輕微的暗黃色，缺乏彈性，讓人覺得身體過于大。這是人類首次對這種疾病進行描述[12]。

DS是各種出生缺陷的常見原因，包括先天性心臟病、胃腸道異常、先天性甲狀腺功能減退、紅細胞增多癥、白內(nèi)障、環(huán)樞椎不穩(wěn)定、阿爾茨海默病等。其中最常見的是先天性心臟病(CHD)，約為30%～50%的唐氏兒會出現(xiàn)CHD[13]。阿爾茨海默病也是DS常見的并發(fā)癥。阿爾茨海默病發(fā)病率在35～49歲的唐氏綜合征患者中高達8%，在50～59歲患者中為55%，在60歲以上患者中為75%，這遠高于阿爾茨海默病在正常人之間的發(fā)病率[14]。如今隨著產(chǎn)前診斷技術的進展和DS胎兒選擇性流產(chǎn)率的提高，DS相關疾病的發(fā)病率呈下降趨勢[15]。

四、產(chǎn)前篩查

1. 超聲軟指標：1987年Benaceraf等人[16]首先提出妊娠中期唐氏綜合征患兒超聲可見頸部皮膚及軟組織增厚，此后隨著人們對唐氏綜合征患兒超聲特征的研究深入，超聲軟指標逐漸成為唐氏綜合征產(chǎn)前篩查的重要手段。有研究表明僅27%的唐氏綜合征患兒在孕中期B超中會表現(xiàn)出結構異常[17]，所以超聲檢查對唐氏綜合征僅存在指導意義。但多項超聲指標異常時胎兒染色體異常發(fā)生率較單項異常明顯升高[18]，在臨床中需加以重視。

2.孕中期唐氏篩查：唐氏篩查機制為通過回顧性研究得到DS相關危險因素，并使用Logistic 回歸得到DS危險系數(shù)的回歸方程，建立預測模型。將孕婦各項血清學指標、年齡、胎齡等指標帶入預測模型便可得到孕婦此次妊娠為唐氏兒的概率。

(1)一聯(lián)篩查。1984年Merkatz等人[19]首次提出DS母體甲胎蛋白(AFP)數(shù)值低于正常胎兒母體AFP數(shù)值，這使得AFP成為最早用于DS篩查的血清學標志物，但其篩查效果欠佳。AFP主要來源于肝臟及卵黃囊。母體中AFP于孕14～20周呈線性上升，20周后逐漸緩慢下降。DS胎兒發(fā)育不成熟可能是導致AFP低于正常值的原因之一，但具體原因現(xiàn)尚不明確。因高齡(> 35歲)為DS的危險因素之一[20]，人們嘗試聯(lián)合年齡及AFP來推算DS的患病概率。1987年Cuckle等人[21]首次提出通過年齡及AFP數(shù)值計算唐氏綜合征概率的量化表格，這也是最早的一聯(lián)唐氏篩查，但其檢出率較低，約為20%，假陽性率約為4%～8%[22]。

(2)二聯(lián)篩查。人絨毛膜促性腺激素(HCG)是一種由胎盤滋養(yǎng)層分泌的糖蛋白，由α和β亞基組成。妊娠早期HCG及β-HCG逐漸升高至孕8周達到峰值，后逐漸下降至孕20周趨于穩(wěn)定。1987年Bogart等人[23]提出將HCG應用于唐氏綜合征產(chǎn)前篩查可提高其檢出率，但仍處于較低水平。1990年Macri通過檢測母體β-HCG含量發(fā)現(xiàn)β-HCG唐氏綜合征檢出率可達50%～67%，明顯高于HCG。結合β-HCG、AFP與母親年齡，DS檢出率可達80%。但其假陰性率及假陽性率均較高，存在漏診及誤診的情況[24]。

(3)三聯(lián)篩查。游離雌三醇(uE3)是來自胎盤的一種類固醇激素，由于uE3半衰期短，約為20～30 min，故可作為反應胎盤功能的一種血清學標志物。在正常妊娠中uE3隨孕周增加而逐漸增加，妊娠15～20周中呈對數(shù)增長，而DS母體內(nèi)uE3較正常妊娠孕婦低30%[25]。隨著uE3被添加至DS篩查指標中因其在孕中期變化大，核對孕周格外重要[26]。

(4)四聯(lián)篩查。孕期抑制素A(inhibin-A)主要由胎盤分泌。DS母體中inhibin-A較正常妊娠升高2倍以上，故可作為DS篩查的一種標志物。單獨應用inhibin-A對DS檢出率可達62%，聯(lián)合AFP、β-HCG、uE3作為血清學四聯(lián)篩查可將檢出率提升約10%，且假陽性率不增加[27]。但因其檢測項目較多、計算復雜、成本較高，目前在國內(nèi)應用較少。

3. 無創(chuàng)DNA：1997年Lo等人[28]在母體血漿中發(fā)現(xiàn)了胎兒DNA，使無創(chuàng)DNA檢測(non-invasive prenatal testing，NIPT)走進了人們的視線，并廣泛用于臨床篩查。NIPT是應用高通量測序技術，通過提取母體外周血血漿中胎兒游離DNA(cell free fetal DNA，cffDNA)進行檢測，分析胎兒是否患染色體異常的一種檢測方法。

(1)無創(chuàng)DNA檢測的優(yōu)勢。相較于傳統(tǒng)血清學檢測方法，NIPT具有更高的特異性及敏感性。2013年Song等人[29]將NIPT與三聯(lián)體血清篩查做對比，發(fā)現(xiàn)在對21-三體、18-三體、13-三體的篩查中NIPT有較高敏感性與特異性。隨后，也有學者提出NIPT將DS檢出率由65%～70%提高至90%以上。且由于血清學篩查假陽性率較高，導致大量孕婦進行了不必要的穿刺，不但穿刺一定的流產(chǎn)率給孕婦帶來了心理負擔，也消耗了大量的人力物力。有研究表明血清學檢測高風險人群穿刺陽性率僅為2.14%[30]。而NIPT因更高的準確率，避免了約95%不必要的穿刺[31]。

(2)無創(chuàng)DNA檢測的局限性。無創(chuàng)DNA雖然有著較高的敏感性與特異性，但仍然存在一定的假陽性和假陰性結果。造成假陰性結果的主要原因在于胎兒DNA含量過低。有研究表明當胎兒DNA含量低于4%時易出現(xiàn)假陰性結果[32]。對母體中胎兒DNA含量影響最為顯著的是胎兒的孕周。自孕7周起胎兒DNA便可從母血中測得，并隨孕周增加而增加。孕10周時胎兒DNA含量便可達10%，故孕10周后NIPT假陰性率也較孕10周前低。除此之外，胎兒染色體為嵌合體也會影響NIPT假陰性率。例如當胎兒一條染色體為嵌合體的比例為50%，胎兒DNA在母血中的含量為10%時，可檢測到的為嵌合體的三體染色體則為5%，從而導致假陰性結果[33]。

造成NIPT假陽性的原因主要包括：限制性胎盤嵌合體、母體染色體異常、雙胎之一消失、母體患惡性腫瘤。母體血漿中的游離DNA主要來源于滋養(yǎng)細胞[34]，NIPT檢測結果為胎盤核型，若出現(xiàn)胎盤嵌合，檢測結果則與胎兒核型不一致，從而出現(xiàn)假陽性結果。同時，由于NIPT是通過檢測母體外周血游離DNA來推測胎兒核型的，當母體自身核型異常時NIPT結果會受到影響。母體患惡性腫瘤時，實體瘤染色體可出現(xiàn)非整倍體，這些含有異常染色體的腫瘤細胞凋亡后腫瘤DNA會進入血液中也會干擾NIPT的結果。消失的雙胎發(fā)生的主要原因為當雙胎之一死亡，消失胎兒的細胞滋養(yǎng)層會通過靠近胎盤螺旋動脈或與存活胎兒的胎盤融合，從而使得異常DNA進入母體血液導致假陽性結果[35]。

4. 尿多肽：染色體異常會導致基因的異常表達，從而產(chǎn)生異常的蛋白質(zhì)[36]。在DS母體內(nèi)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多種可作為DS篩查的蛋白質(zhì)標志物，分別來源于母血、羊水、臍血、尿液及胎盤[37]。其中尿多肽作為尿液中的DS標志物以其無創(chuàng)性、高靈敏度及高特異度為產(chǎn)前篩查提供了新的思路。Shan等人[38]用弱陽離子交換磁珠對尿液的電子噴霧質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)其靈敏度高達95.7%，特異度為70.0%。最新研究表明尿液中TIMP2和LAMP2作為DS標志物，其敏感性為74%，特異性為82%，有望加入DS產(chǎn)前篩查的蛋白標志物[39]。

五、產(chǎn)前診斷

產(chǎn)前診斷是通過絨毛穿刺、羊水穿刺、臍帶穿刺來獲取樣本，并對胎兒遺傳性疾病進行診斷。常用的技術包括染色體核型分析、熒光原位雜交、染色體微陣列分析及基因測序技術。

1. 染色體核型分析：染色體核型分析是通過顯帶技術比較判斷是否有胎兒染色體數(shù)目或結構異常的方法，是胎兒染色體疾病診斷的金標準。相比較其他方法，染色體核型分析可更好的檢測出染色體平衡易位和嵌合體[40]。但其耗時較長，且僅能檢測10 MB以上的片段改變，對于微小缺失、重復或不平衡易位準確率也相對較低[41]。

2. 熒光原位雜交：熒光原位雜交(FISH)是應用熒光標記核酸探針，按照堿基互補配對原則與待測樣本進行雜交，來判斷是否存在染色體數(shù)目或結構異常。熒光原位雜交相較于染色體核型分析不需要進行細胞培養(yǎng)，極大的縮短了檢測時間，通?？稍?～3 d內(nèi)得到結果，且分辨率較染色體核型分析高，可探及≥300 kb的染色體片段[42]。但因其需要特異性探針，現(xiàn)應用仍存在局限性，目前常用的特異性探針包括13、18、21、X、Y等染色體探針[43]。

3. 染色體微陣列分析：染色體微陣列分析(CMA)是一種新型的分子遺傳學診斷方式，可進行全基因組掃描，對于染色體不平衡的拷貝數(shù)變異(CNV)，尤其是對于檢測染色體組微小缺失、重復等不平衡性重排有較高的診斷價值[44]。CMA能檢測出小于100 kb的染色體片段改變，相較于染色體核型分析檢出率更高[45]，且無需進行細胞培養(yǎng)，耗時短。有研究發(fā)現(xiàn)超聲提示結構異常而染色體核型分析未發(fā)現(xiàn)異常的病例中存在CMA異常病例，CMA可使檢出率可提高約6%[46]。2013年美國婦產(chǎn)科醫(yī)師協(xié)會指南[47]及2014年國內(nèi)的專家共識也提出若超聲提示結構異常應增加CMA檢測。但因其價格較高，臨床應用較少[48]。

4. 基因測序技術：近年來基因測序技術被逐漸應用于臨床，該技術可進行染色體DNA的測定，現(xiàn)已發(fā)展至四代測序。第一代測序包括化學裂解法、Sanger測序。其中Sanger測序因其準確性高，目前仍是基因分型的金標準。但兩種方法均存在讀取片段短、操作復雜的弊端。第二代測序也稱高通量測序，相較于第一代測序成本更低，且準確性高，現(xiàn)廣泛用于全基因組測序、全外顯子測序等臨床診斷。第三代測序為單分子測序，不需要PCR擴增，可讀取更長的片段，也縮短了測序時間，但酶的活性及穩(wěn)定性難以保持。第四代測序為納米孔測序，是通過力學、電學等對DNA堿基對進行直接判讀，現(xiàn)仍在研究中，有望未來應用于產(chǎn)前診斷[49]。

綜上所述，隨著研究的進一步深入，產(chǎn)前篩查的準確率逐漸提高，對母體的創(chuàng)傷越來越??；產(chǎn)前診斷的診斷面逐漸擴大，耗時逐漸縮短。產(chǎn)前篩查及產(chǎn)前診斷的飛速發(fā)展有效降低了唐氏綜合征患兒的出生率，極大提高了人口質(zhì)量。