頸項透明層增厚胎兒的超聲及遺傳產前診斷

金 鑫,宋婷婷,王西林,楊 紅

(空軍軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院婦產科,西安 710032;*通訊作者,E-mail:yanghong@fmmu.edu.cn)

胎兒頸項透明層(nuchal translucency,NT)為胎兒頸項透明帶的最大厚度,是指胎兒的頸部后方皮下組織中淋巴液的空隙部位。既往研究[1,2]表明,NT增厚的胎兒染色體異常的發(fā)生率風險增高,NT值是早孕期(孕11～13+6周)進行胎兒超聲篩查的重要指標,目前其測定已成為很多產前診斷中心的常規(guī)篩查項目之一[3,4]。染色體核型分析目前依然是應用最為廣泛的細胞遺傳學檢測方法,為染色體非整倍體、易位、倒位檢測的有效手段,但其分辨率較低,一般僅可檢測10 Mb以上的染色體異常。近年來,隨著染色體微陣列分析(chromosomal microarray analysis,CMA)在產前診斷中的廣泛應用,NT增厚胎兒的染色體異常檢出率顯著提高,而且胎兒NT增厚除與染色體非整倍體相關外,亦與染色體微缺失/微重復相關[5,6],但先前研究對胎兒NT增厚的遺傳學病因的研究尚不充分。在本研究中,我們納入了181例因胎兒超聲單純NT增厚于我院進行產前診斷的孕婦,聯(lián)合應用染色體核型分析及染色體微陣列分析技術對其進行遺傳學產前診斷,探究其遺傳性病因和預后,染色體異常的分布情況,為產前遺傳學咨詢提供參考。

1 對象與方法

1.1 對象

收集2017年1月至2022年12月在空軍軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院婦產科就診并接受介入性產前診斷的181例超聲檢查提示單純NT增厚胎兒的資料,其中30例孕婦為高齡。孕婦年齡為21～42歲(平均30.5歲)。165例進行羊膜腔穿刺的孕婦孕周為19～20+6周(平均19+5周),16例進行絨毛活檢檢測的孕婦孕周為11～13+6周(平均12+2周)。所有病例均進行染色體核型分析及CMA,胎兒的父母均于術前進行產前遺傳咨詢,完善術前相關檢查并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 NT測量 所有孕婦于孕11～13+6周均進行超聲檢查測量胎兒NT厚度,參照英國胎兒醫(yī)學基金會(Fetal Medicine Foundation of the United Kingdom, FMF)制定的標準進行,NT>3.0 mm為增厚[7]。根據NT值的大小對胎兒進行分組:3.0～3.4 mm組(n=73)、3.5～4.4 mm組(n=79)、≥4.5 mm組(n=29)。

1.2.2 絨毛活檢/羊膜腔穿刺 常規(guī)消毒后超聲引導下經腹行絨毛活檢或羊膜腔穿刺術,抽取絨毛10～15 mg或抽取羊水30 ml。

1.2.3 染色體核型分析 絨毛/羊水細胞培養(yǎng)、收獲、染色體制備及核型分析,按照常規(guī)方法進行。

1.2.4 基因組DNA提取及CMA檢測 按照Qiagen試劑盒(QIAamp DNA Blood MiniKit)操作說明書進行基因組DNA提取。按照美國Affymetrix公司的CytoScanTM750k芯片檢測的標準操作流程進行基因組DNA的消化、擴增、純化、片段化、標記、雜交、洗滌及掃描,并用ChAS軟件對數據進行分析。

1.2.5 CMA結果分析 對包含50個以上連續(xù)探針的缺失、重復及10 Mb以上的雜合性缺失(loss of heterozygosity, LOH)片段進行比對分析。通過內部基因芯片數據庫及在線公共數據庫如Database of Genomic Variants(DGV), Database of Chromosomal Imbalance and Phenotype in Humans using Ensemble Resources(DECIPHER), Online Mendelian Inheri-tance in Man(OMIM), UCSC Genome Browser, ClinGen Dosage Sensitivity Map等數據庫判斷所檢出拷貝數變異(copy number variation, CNVs)的性質。根據美國醫(yī)學遺傳學與基因組學學會(American College of Medical Genetics, ACMG)指南及染色體微陣列分析在產前診斷中的應用(母胎醫(yī)學協(xié)會2016年第41號實踐指南)將CNVs分為5類:致病性CNVs(pathogenic CNVs, pCNVs),可能致病性CNVs(likely pathogenic CNVs, lpCNVs),臨床意義不明的CNVs(variants of unknown significance, VOUS),可能良性CNVs(likely benign CNVs, lbCNVs),良性CNVs(benign CNVs, bCNVs)[8,9],此外片段>10 Mb LOH為意義不明確(variants of unknown significance, VOUS)變異,需結合患者臨床表現(xiàn)、文獻報道及其他技術方法方可明確該LOH是否有臨床意義。

1.2.6 隨訪 對所有就診病例均進行電話隨訪,了解妊娠結局以及新生兒的生長發(fā)育情況等信息。

1.2.7 統(tǒng)計學分析 用SPSS 28.0軟件進行數據分析,用χ2檢驗比較不同組間的差異,P<0.05提示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 染色體核型分析及CMA檢測結果

在181例NT增厚的胎兒中,共檢出致病性異常28例,檢出率為15.47%(28/181),其中30例NT增厚合并高齡的異常率為36.67%(11/30);非高齡組單純NT增厚胎兒中致病性染色體異常率為11.26%(17/151),高齡組NT增厚胎兒中的染色體異常率顯著高于非高齡組的(P<0.01)。165例為羊水樣本,檢出致病性染色體異常24例,檢出率為14.55%(24/165);16例為絨毛樣本,檢出致病性染色體異常4例,檢出率為25.00%(4/16)。染色體核型分析檢出染色體異常25例,其中23例為染色體非整倍體;1例結合CMA明確18號染色體18p11.32p11.21約15 Mb的缺失,1例結合CMA明確Y染色體部分重復及部分缺失,Yp11.2q11.222區(qū)域約14.7 Mb重復合并Yq11.222q12區(qū)域約8.8 Mb缺失。CMA亦檢出染色體非整倍體23例,與染色體核型分析一致,檢出拷貝數變異5例,CMA較核型分析額外檢出3例微缺失病例,X染色體Xp21.1區(qū)域約93 kb的缺失,Y染色體Yq11.223q11.23區(qū)域約3.7 Mb的缺失,1號染色體1p36.22約1.49 Mb的缺失,CMA檢出的拷貝數變異具體斷裂點位置見表1。

表1 5例攜帶致病性拷貝數變異胎兒的臨床資料及CMA檢測結果

2.2 NT增厚胎兒染色體異常類型及分布

在28例染色體異常中,染色體非整倍體23例,其中以21三體為主,檢出率為8.29%(15/181),占異常構成比53.57%(15/28);18三體綜合征與Turner’s綜合征的檢出率均為2.21%(4/181),占異常構成比14.29%(4/28);染色體拷貝數變異即微缺失與微重復檢出率為2.76%(5/181),占異常構成比17.86%(5/28)(見表2)。

表2 181例NT增厚胎兒檢出染色體異常的類型及分布

2.3 超聲檢查不同NT值與染色體異常相關性

超聲提示NT增厚且未合并其他超聲異常的181例胎兒中,NT介于3.0～3.4 mm之間73例,致病性染色體異常率為9.59%(7/73);3.5～4.4 mm 79例,致病性染色體異常檢出率為16.46%(13/79);≥4.5 mm 29例,致病性染色體異常檢出率為27.59%(8/29)(見表3)。應用趨勢卡方檢驗比較不同NT厚度的胎兒染色體異常發(fā)生率,差異具有統(tǒng)計學意義(χ2=82.253,P=0.000)。

表3 不同NT厚度的胎兒遺傳學檢測結果 例(%)

2.4 隨訪結果

本研究中檢出的28例致病異常胎兒25例終止妊娠,2例失訪,1例Turner’s綜合征患兒出生;3例可能致病性異常胎兒中1例終止妊娠,1例出生10 d后夭折,1例出生6月內未見明顯異常;4例意義不明確的病例中1例引產,3例出生后6月內未見明顯異常;146例CMA及核型分析未檢出異常的胎兒中30例失訪,隨訪到116例,3例引產,2例早產,其余胎兒出生后未見明顯異常。

3 討論

NT值是胎兒頸后皮下積液的超聲臨床表現(xiàn),出現(xiàn)在胚胎發(fā)育的第10～14周,最早于1992年Nicolaides等[10]提出NT增厚與染色體異常有一定的相關性,近年來越來越多的研究發(fā)現(xiàn)NT增厚與染色體異常密切相關,且主要與染色體非整倍體相關,最常見的異常有21三體、18三體及性染色體異常[11]。亦有研究報道顯示NT增厚與拷貝數變異有一定的相關性[12],本研究聯(lián)合應用染色體核型分析及CMA檢測探討超聲單純NT值增厚與染色體的相關性,明確非整倍體及拷貝數異常。本研究中,單純NT異常胎兒致病性染色體異常檢出率為11.26%,NT增厚合并高齡的致病性異常檢出率為26.67%,略低于王游聲等[13]報道的單純NT增厚胎兒染色體異常率(14.92%)及NT增厚合并高齡的染色體異常率(45.71%),這可能與研究對象選取的孕婦產前診斷指征及樣本量有關。本研究顯示NT增厚胎兒中,21三體最為常見,與先前研究報道一致。此外,本研究分析的181例超聲檢查發(fā)現(xiàn)的NT增厚胎兒16例于孕11～13+6周進行絨毛活檢,檢出4例染色體非整倍體,異常檢出率約為25.00%(4/16),其中21三體2例,18三體1例,Turner’s綜合征1例,遺傳咨詢后,21、18三體孕婦終止妊娠,胎兒為Turner’s綜合征的孕婦選擇繼續(xù)妊娠,足月剖宮產一女,產后6月內未見明顯異常。NT值增厚與染色體異常明確相關,進行介入性產前診斷非常必要,由于NT超聲檢查需在11～13+6周做,與絨毛活檢取樣時間一致,且與羊膜腔穿刺相比,并未明顯增加胎兒丟失率,因此對NT值增厚的胎兒,絨毛活檢有一定的優(yōu)勢,若胎兒存在染色體異常,即可在孕早期選擇終止妊娠,盡可能減少對孕婦的傷害,絨毛活檢可作為早期介入性產前診斷篩查染色體異常的重要指標之一,有效減少染色體異常患兒的出生。

胎兒NT值增厚除與21三體、18三體等染色體非整倍體外,還與染色體微缺失微重復有一定的相關性。相關研究報道顯示有超過50種與NT增厚相關的遺傳病,如22q11.21微缺失綜合征、Williams-Beuren綜合征、Wolf-Hirschhorn綜合征等[14,15]。本研究檢出1例18p缺失綜合征,亦有其他研究NT增厚胎兒為18p綜合征的報道[16],18p缺失綜合征的患者臨床表現(xiàn)多樣,包括身材矮小、輕中度精神阻滯、智力偏低、顱面部異常、運動障礙、先天性心臟病等;1例Y染色體復雜異常,為Y染色體部分區(qū)域重復合并部分區(qū)域缺失,文獻報道[17]顯示包含SRY基因的重復區(qū)域可能有性反轉的表現(xiàn),Yq11.222q12區(qū)域缺失的男性患者可能有嚴重少弱精癥的臨床表現(xiàn);1例Y染色體Yq11.223q11.23區(qū)域約3.7 Mb缺失;1例1號染色體1p36.22區(qū)域約1.49 Mb缺失,該區(qū)域缺失較為罕見,包含CASZ1,TARDBP,MASP2等24個OMIM基因,患者可能有肌張力低,舉止異常、發(fā)育遲緩等臨床表現(xiàn);1例X染色體Xp21.1區(qū)域約93 kb缺失,該區(qū)域缺失范圍較小,但該區(qū)域涉及DMD基因的第49,50號外顯子,該基因部分外顯子缺失可導致杜氏進行性肌營養(yǎng)不良癥(Duchenne muscular dystrophy, DMD)或貝氏進行性肌營養(yǎng)不良(Becker muscular dystrophy, BMD),為X連鎖隱性遺傳病,患者大多數為男性,DMD在活產男嬰中發(fā)病率約為1/3 500,患者多于3～5歲發(fā)病,6歲后出現(xiàn)行走困難,12歲前喪失行走能力,30歲左右死于心肺衰竭[18],該病例為CMA檢測的意外發(fā)現(xiàn),CMA可檢測出由大片段缺失所導致的單基因病。本研究中檢出的染色體異常胎兒中,除1例Turner’s綜合征胎兒足月出生、3例失訪外,其余均于遺傳咨詢后決定終止妊娠,有效降低出生缺陷。

除致病性染色體異常外,本研究亦在NT增厚胎兒中檢出3例可能致病性變異及4例意義不明確的變異,為遺傳咨詢帶來巨大的挑戰(zhàn)。可能致病的染色體變異中,1例為2號染色體2q13q14.1區(qū)域約1.72 Mb重復,2例為15號染色體15q11.2區(qū)域約518 kb的重復。2號染色體2q13q14.1區(qū)域有約1.72 Mb的重復,該區(qū)域重復較為罕見,涉及BUB1,BCL2L11,ANAPC1等7個OMIM基因,Decipher、ISCA、NCBI等數據庫既有該區(qū)域可能致病的報道,亦有意義不明確的報道[19,20],ClinGen數據庫顯示部分證據支持該區(qū)域存在3倍劑量敏感致病性(3倍劑量敏感性評分為“2”),但該區(qū)域重復具有不完全外顯率,患者可能無明顯的臨床表現(xiàn),也可能有特殊面容、發(fā)育遲緩、注意力不集中多動癥、肌張力低等臨床表現(xiàn),夫妻雙方進行遺傳咨詢后終止妊娠。15q11.2的重復較為常見,為包含15號染色體BP1～BP2的拷貝數變異,涉及TUBGCP5,CYFIP1,NIPA2,NIPA1共4個OMIM基因,數據庫及文獻報道顯示該區(qū)域重復可能與發(fā)育遲緩、語言表達能力差、注意力不集中多動癥、肌張力低等有一定的相關性[21,22],但具有不完全外顯率,且外顯率較低,多數患者無明顯臨床表現(xiàn)。本研究中的2例15q11.2重復病例中,1例出生后6月內未見明顯異常,1例伴有心臟畸形,出生10 d后夭折,但此例夭折病例與15q11.2理論上無相關性,可能存在其他相關基因異常。意義不明確的病例中1例為20號染色體20q11.21q13.12區(qū)域13.97 Mb的雜合性缺失,涉及NNAT,BLCAP及L3MBTL1父源表達的印跡基因,20號染色體母源單親二倍體的患者可能有產前及產后生長發(fā)育遲緩,產后喂養(yǎng)困難等臨床表現(xiàn)[23],由于CMA尚不能明確該雜合性缺失的來源,臨床意義尚不明確,但夫妻雙方結合超聲檢查情況進行遺傳咨詢后終止妊娠。本研究檢出的其余意義不明確病例均出生,隨訪知出生后未見明顯異常。因此,對于CMA檢出的可能致病及意義不明確變異需詳盡的臨床遺傳咨詢,充分了解胎兒出生后可能存在的異常及異常發(fā)生率,減少孕婦及家屬的焦慮。

本研究亦分析了不同NT值大小與染色體異常的相關性,發(fā)現(xiàn)隨著NT值的增高,染色體異常風險顯著增加,NT值大于4.5 mm時,致病性染色體異常率高達27.59%,這與文獻報道基本一致[24]。

本研究聯(lián)合CMA與染色體核型分析明確NT增厚與染色體非整倍體及拷貝數變異的相關性,豐富了NT增厚胎兒染色體異常類型分布譜系,為產前遺傳咨詢提供更多的信息。NT增厚胎兒進行絨毛活檢檢測,能早期發(fā)現(xiàn)染色體異常,可作為早期介入性產前診斷篩查染色體異常的重要指標之一,有效減少染色體異?；純旱某錾?。除染色體非整倍體外,CMA較染色體核型分析能檢出更多的染色體結構異常,且能夠明確染色體斷裂點的具體位置及異常區(qū)域所包含的基因,有助于精準判斷胎兒的預后及出生后可能的臨床表現(xiàn),為臨床遺傳咨詢提供準確的數據支撐,有效降低出生缺陷率。