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  南方医科大学学报  2018, Vol. 38Issue (3): 353-357  DOI: 10.3969/j.issn.1673-4254.2018.03.18.
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彭奕贤, 裘毓雯, 常清贤, 余艳红, 钟梅, 李堃芮. 染色体微阵列分析方法诊断侧脑室增宽胎儿的临床价值[J]. 南方医科大学学报, 2018, 38(3): 353-357. DOI: 10.3969/j.issn.1673-4254.2018.03.18.
PENG Yixian, QIU Yuwen, CHANG Qingxian, YU Yanhong, ZHONG Mei, LI Kunrui. Clinical value of genome-wide chromosome microarray technique in diagnosis of fetal cerebral ventriculomegaly[J]. Journal of Southern Medical University, 2018, 38(3): 353-357. DOI: 10.3969/j.issn.1673-4254.2018.03.18.

基金项目

广州市科技计划项目(2014Y2-00115)

作者简介

彭奕贤,研究生,医师,E-mail: 928309396@qq.com

通信作者

常清贤,医学博士,副主任医师,E-mail: chqx0210@hotmail.com

文章历史

收稿日期:2017-08-10
染色体微阵列分析方法诊断侧脑室增宽胎儿的临床价值
彭奕贤 , 裘毓雯 , 常清贤 , 余艳红 , 钟梅 , 李堃芮     
南方医科大学南方医院妇产科,广东 广州 510515
摘要: 目的 探讨染色体微阵列分析(CMA)在侧脑室增宽胎儿中遗传病因诊断的临床应用价值。方法 回顾性分析2014年1月~2016年12月因超声提示“胎儿侧脑室增宽”于南方医科大学南方医院产前诊断中心同时行常规核型分析和CMA芯片检测109例单胎妊娠孕妇。比较侧脑室增宽胎儿核型分析和CMA芯片的染色体异常检出率。结果 (1)核型分析的异常检出率为12.84%;CMA芯片的异常检出率为26.60%;两种检测的异常检出率比较,差异有统计学意义(P=0.011),核型分析结合CMA芯片的异常检出率为28.44%,核型分析结合CMA芯片能有效提高异常检出率。(2)17例侧脑室增宽胎儿中,核型分析显示正常而CMA芯片显示异常,额外异常检出率为15.60%。其中微缺失6例、微重复9例、微缺失合并微重复1例,单亲二倍体杂合缺失1例。结论 CMA技术可敏感检出侧脑室增宽胎儿的染色体拷贝数异常,提高异常检出率,有利于侧脑室增宽胎儿的产前咨询和预后评估。
关键词: 染色体微阵列分析    染色体核型分析    侧脑室增宽    临床价值    
Clinical value of genome-wide chromosome microarray technique in diagnosis of fetal cerebral ventriculomegaly
PENG Yixian, QIU Yuwen, CHANG Qingxian, YU Yanhong, ZHONG Mei, LI Kunrui     
Department of Obstetrics and Gynecology, Nanfang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou 510515, China
Abstract: Objective To investigate the clinical value of gnome-wide chromosome microarray (CMA) technique in genetic etiological diagnosis of fetal cerebral ventriculomegaly. Methods A retrospective analysis was conducted in 109 women with singleton pregnancy, who were admitted in Nanfang Hospital with the diagnosis of cerebral ventriculomegaly in the fetuses by ultrasound between January, 2014 and December, 2016. Routine karyotype analysis and chromosome microarray analysis were performed to identify the chromosomal abnormalities in the fetuses. Results Karyotype analysis detected chromosomal abnormalities at a rate of 12.84% in these fetuses, significantly lower than the rate of 26.60% with CMA technique (P=0.004); the combined detection rate of the two techniques was 28.44%. In 17 cases, karyotype analysis yielded normal results while CMA microarray showed abnormalities with an extra abnormal detection rate of 15.60%. Among the 17 fetuses with chromosomal abnormalities, 6 had micro-deletion, 9 had micro-duplication, 1 had both micro-deletion and micro-duplication, and 1 had heterozygous loss of single parent diploid. Conclusion CMA technique can be used to detect abnormal chromosomal copy numbers in fetuses with cerebral ventriculomegaly to increase the detection rate of chromosomal abnormalities and facilitate prenatal consultation and prognostic evaluation.
Key words: chromosomal microarray analysis    karyotype analysis    cerebral ventriculomegaly    chromosomal abnormalities    

侧脑室增宽是产前超声筛查中最常见的神经系统异常指标之一,因检测孕周及超声水平的差异,发生率为0.78%~2.2% [1]。染色体异常为侧脑室增宽的重要病因。研究发现,约5%~10%孤立性轻度侧脑室增宽胎儿存在染色体异常,如合并其他超声结构异常,则染色体异常风险可达18% [2]。目前,常规染色体核型分析仍为检测染色体异常的常用方法,在侧脑室增宽胎儿的病因诊治中亦发挥了重要作用,但由于检测的水平的限制,不易检出由DNA片段拷贝数异常引起的疾病,如17q21.31微缺失综合征和22q11.2微重复综合征等[3]。随着产前诊断技术的发展,染色体微阵列分析(CMA)以其高分辨率的优势,被逐渐应用于医学领域,如自闭症,不明原因的智力低下,发育迟缓,流产或死胎等组织的遗传学诊断[4-6]。美国妇产科医师指南(ACOG)指出,当超声发现胎儿一个或多个大的结构异常(即,将影响患儿特定功能及社会适应能力的结构异常)时,建议产前诊断行CMA检测,以替代常规染色体核型分析,但该推荐仍只限于实验背景,尚未推广至临床实践[7]。因此,本文旨在探讨CMA在超声诊断为侧脑室增宽胎儿中的临床价值,以便更好地进行产前咨询和预后评估。

1 资料和方法 1.1 研究对象

2014年1月~2016年12月因超声提示“胎儿侧脑室增宽”于南方医科大学南方医院妇产科同时行常规核型分析和CMA芯片检测109例单胎妊娠孕妇。孕妇的年龄为20~41(28.53±5.08)岁,其中高龄孕妇占13.76%(15/109),诊断时孕周13+3~37+1(26.10±3.87)周。

1.2 研究方法 1.2.1 超声检查及诊断标准

采用GE VOLUSON 730 Expert彩色超声诊断仪和GE VOLUSON 730 E8彩色超声诊断仪,换能器频率为2.0~5.0 MHz,于胎儿丘脑水平探查胎儿头颅,在丘脑水平横切面基础上将声束水平向颅顶部轻微平行上移可清晰显示侧脑室水平横切面,在此平面上测量后角宽度。单侧或双侧侧脑室宽度 < 10 mm为正常,≥10 mm且 < 15 mm为轻度侧脑室增宽,≥15 mm为重度侧脑室增宽或脑积水。当侧脑室增宽伴有其它超声异常或畸形表现,如心血管系统发育异常、超声软指标异常、羊水异常等称为非孤立性侧脑室增宽,反之称为孤立性侧脑室增宽[8]

1.2.2 标本采集

所有孕妇均接受产前咨询并提供书面知情同意书。依据不同孕周,分别行羊膜腔穿刺(16~26周)和脐带血穿刺(> 26周)。在腹部B超引导下分别行羊膜腔穿刺术抽取羊水30 mL或胎儿脐静脉穿刺术抽取脐血3 mL进行细胞培养行染色体核型分析及CMA芯片检测[9]。术后记录送检结果,跟踪随访妊娠结局及胎儿情况。

染色体核型分析:羊水细胞或胎儿脐静脉血细胞经培养后,在细胞镜下计数30个细胞克隆分裂相,分析平均分布的5个细胞;如为嵌合体,加倍计数。按照人类细胞遗传学国际命名体制(ISCN,2009)进行核型报告。

染色体微阵列分析(CMA):采集0.5 mL脐血或1 mL羊水进行细胞沉淀,通过基因组DNA提取试剂盒(QI Aamp DNA Blood Mini Kit,QIAGEN,德国),提取全血基因组DNA,ND 100分光光度计测定DNA浓度及纯度。Iscan扫描系统进行数据采集,结果用Karyostudio软件分析。

1.3 统计学方法

采用SPSS 19.0进行数据分析,符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示,组间比较采用独立样本t检验。两组率的比较用χ2检验或Fisher精确概率法。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 侧脑室增宽胎儿核型分析与CMA芯片的异常检出率比较

109例同时行常规核型分析和CMA芯片检测的单胎妊娠孕妇中,核型分析的异常检出率为12.84%;CMA芯片的异常检出率为26.60%;两种检测的异常检出率比较,差异有统计学意义(P=0.011)。核型分析结合CMA芯片的异常率为28.44%,较CMA芯片增加了1例Y染色体、1例16号染色体的平衡异位,核型分析结合CMA芯片能有效提高异常检出率(表 1)。

表 1 侧脑室增宽胎儿核型分析与CMA芯片的异常检出率比较 Table 1 Comparison of abnormal detection rate of karyotype analysis and CMA chip in fetuses with cerebral ventriculomegaly
2.2 不同类型侧脑室增宽胎儿CMA芯片的异常检出率比较

轻度组中染色体异常检出率为28.3%,重度组为33.33%,差异无统计学意义(P=1.000)。单侧组中染色体异常检出率为20.31%,双侧组为37.78%,差异有统计学意义(P=0.044);孤立性组中染色体异常检出率为26.67%,非孤立性组为29.11%,差异无统计学意义(P= 0.800,表 2)。

表 2 不同类型侧脑室增宽胎儿的CMA芯片异常检出率比较 Table 2 Comparison of abnormal detection rates of CMA chip in fetuses with different types of cerebral ventriculomegaly
2.3 侧脑室增宽胎儿中核型正常而CMA芯片异常的结果分析

17例核型检测结果显示正常的侧脑室增宽胎儿中,CMA芯片结果显示异常,额外异常检出率为15.60%(17/109)。其中微缺失6例、微重复9例、微缺失合并微重复1例,单亲二倍体杂合缺失1例。结合临床资料,参考DGV、Decipher Database、OMIM、Pubmed等数据库,并对胎儿父母进行CMA及特异位点的染色体中期核荧光原位杂交检测,发现3例致病性基因拷贝数变异,1例14号染色体单亲二倍体杂合缺失,母源性及父源性基因拷贝数变异各1例,基因拷贝数多态性变异11例。其中病例5为14号染色体杂合性丢失,该胎儿除侧脑室增宽外,还合并“前额突出、眼距宽、眼眶偏小,肾脏回声增强,胃泡显示不清,羊膜绒毛膜未融合,羊水浑浊”,经知情告知后,孕妇及家属选择引产(表 3)。

表 3 核型正常而CMA芯片异常的侧脑室增宽胎儿病例 Table 3 Fetuses with cerebral ventriculomegaly showing normal karyotypes but abnormal CMA chip results
3 讨论

侧脑室增宽为产前超声筛查的非特异性软指标,是最常见的胎儿中枢神经系统异常表现。已有研究表明,侧脑室增宽与自闭症、精神分裂症、癫痫等疾病有关[10-11],影响着1%的胎儿并与儿童认知、语言、行为障碍相关[12]。而侧脑室增宽病因复杂,包括脑脊液的流动的阻塞,局灶性或广义的脑容积损失,以及继发于中枢神经系统的畸形[13]。当超声提示胎儿侧脑室增宽时,家长的咨询主要是胎儿的预后,而侧脑室增宽的预后与病因相关。研究统计,侧脑室增宽胎儿的染色体异常发生率为5%~ 8.3% [14],为胎儿侧脑室增宽最常见病因。因此,对侧脑室增宽的胎儿应进行遗传学筛查,以排除染色体异常。

常规核型分析是产前细胞遗传学筛查的首选,可检出染色体组非整倍体性异常及大片段的染色体结构异常。重度侧脑室增宽胎儿核型分析的异常检出率为6.8%,轻度较低为4.2% [15]。本研究中侧脑室增宽胎儿核型分析的异常检出率为11.01%,较之前所报道的检出率高,考虑为未排除高龄、超声筛查多发畸形及血清学筛查高风险等因素对染色体异常检出率的影响。近来越来越多的研究显示,常规核型分析只能检出部分染色体异常[16],易忽略致病性基因组拷贝数异常,如17q21.31微缺失综合征和22q11.2微重复综合征[17-18]。这些微缺失/微重复综合症与儿童语言发育迟缓、生长发育及脑部发育异常等临床表型密切相关[19]

CMA芯片为新型的细胞遗传学筛查技术,分辨率较高,可检出400 kb大小的拷贝数变异,且敏感性较核型分析明显升高[20]。研究统计,对于致病性的基因组拷贝数变异,CMA芯片的异常检出率为5%~6%,而核型分析为1%~1.5%。对于胎儿结构异常的诊断,CMA芯片的异常检出率较核型分析高1%~3% [3, 21]。本研究亦发现CMA芯片较核型分析的异常检出率高,差异有统计学意义。在核型分析正常的侧脑室增宽胎儿中,CMA芯片的额外异常检出率为15.60%,发现微缺失6例,微重复9例,微缺失合并微重复1例,单亲二倍体杂合缺失1例,成功阻止3例携带致病性基因组拷贝数变异胎儿的出生。

此外,本研究发现侧脑室增宽胎儿中重度组、非孤立性侧脑室增宽组较轻度组、孤立性组染色体异常率高,但差异无统计学意义;单侧和双侧组间的染色体异常检出率有统计学意义。提示双侧脑室扩张增宽发生染色体异常的风险较单侧增宽者高,这与Scala等[22]的研究结果一致。有研究报道非孤立性胎儿侧脑室增宽较孤立性胎儿侧脑室增宽染色体异常检出率明显升高[23],与本研究存在差异,考虑为纳入的研究对象差异所致。但无论是轻度还是重度、孤立性还是非孤立性,均有发生染色体异常的风险。因此,无论轻度还是重度、孤立性还是非孤立性侧脑室增宽胎儿染色体核型检测正常时,均应建议进一步的CMA检测排除微缺失/微重复综合症,而双侧侧脑室增宽更应引起重视。CMA技术可敏感检出侧脑室增宽胎儿的染色体基因组拷贝数异常,提高异常检出率,但单纯把CMA芯片用于产前诊断有其自身局限性,如不能检测低水平的镶嵌现象及染色体平衡异位易导致漏诊,检测报告存在不确定性而增加了临床医生遗传咨询的难度[24]。然而CMA芯片结合核型分析能有效提高侧脑室增宽胎儿的染色体异常检出率,为产前咨询和选择性生育提供依据,已成为产前诊断专家共识[25]

参考文献
[1]
李荣, 陈银花, 高修成, 等. 孤立性侧脑室增宽胎儿出生后智力与运动发育的研究[J]. 中国儿童保健杂志, 2016, 24(6): 655-8. DOI: 10.11852/zgetbjzz2016-24-06-30.
[2]
段红蕾, 朱湘玉, 王皖俊, 等. 染色体微阵列分析检测孤立性轻度侧脑室增宽9例[J]. 中国优生与遗传杂志, 2016, 24(8): 11-3.
[3]
柴红娟, 施薇. 基因芯片在产前诊断中的应用进展[J]. 实用医学杂志, 2012, 28(5): 697-8.
[4]
Cukier HN, Dueker ND, Slifer SH, et al. Exome sequencing of extended families with autism reveals genes shared across neurodevelopmental and neuropsychiatric disorders[J]. Mol Autism, 2014, 5(1): 1.
[5]
Reddy UM, Page GP, Saade GR, et al. Karyotype versus microarray testing for genetic abnormalities after stillbirth[J]. N Engl J Med, 2012, 367(23): 2185-93. DOI: 10.1056/NEJMoa1201569.
[6]
Travis TSND. Comprehensive genetic analysis of pregnancy loss by chromosomal microarrays: outcomes, benefits, and challenges[J]. Genetics in Medicine, 2016, 72(5): 268-70.
[7]
Committee Opinion No. 682 Summary: Microarrays and nextgeneration sequencing technology: the use of advanced genetic diagnostic tools in obstetrics and gynecology[J]. Obstet Gynecol, 2016, 128(6): 1462-3. DOI: 10.1097/AOG.0000000000001814.
[8]
Perlman S, Shashar D, Hoffmann C, et al. Prenatal diagnosis of fetal ventriculomegaly: Agreement between fetal brain ultrasonography and MR imaging[J]. AJNR Am J Neuroradiol, 2014, 35(6): 1214-8. DOI: 10.3174/ajnr.A3839.
[9]
张志强, 谢英俊, 吴坚柱, 等. 胎儿侧脑室增宽的染色体微阵列分析[J]. 中华医学遗传学杂志, 2015, 32(6): 789-92.
[10]
郭素芹, 朱俊敬, 邵荣荣, 等. 儿童精神分裂症患者的病前社会能力及行为特征与病后颅脑结构[J]. 中国心理卫生杂志, 2014, 28(6): 445-51.
[11]
Movsas TZ, Pinto-Martin JA, Whitaker AH, et al. Autism spectrum disorder is associated with ventricular enlargement in a low birth weight population[J]. J Pediatr, 2013, 163(1): 73-8. DOI: 10.1016/j.jpeds.2012.12.084.
[12]
Kyriakopoulou V, Vatansever D, Elkommos S, et al. Cortical Overgrowth in Fetuses With Isolated Ventriculomegaly[J]. Cereb Cortex, 2014, 24(8): 2141-50. DOI: 10.1093/cercor/bht062.
[13]
Griffiths PD, Reeves MJ, Morris JE, et al. A prospective study of fetuses with isolated ventriculomegaly investigated by antenatal sonography and in utero MR imaging[J]. AJNR Am J Neuroradiol, 2010, 31(1): 106-11. DOI: 10.3174/ajnr.A1767.
[14]
Hannon T, Tennant PW, Rankin J, et al. Epidemiology, natural history, progression, and postnatal outcome of severe fetal ventriculomegaly[J]. Obstet Gynecol, 2012, 120(6): 1345-53. DOI: 10.1097/AOG.0b013e3182732b53.
[15]
Gezer C, Ekin A, Ozeren M, et al. Chromosome abnormality incidence in fetuses with cerebral ventriculomegaly[J]. J Obstet Gynaecol, 2014, 34(5): 387-91. DOI: 10.3109/01443615.2014.896885.
[16]
高健, 王方娜, 马丽爽, 等. 微阵列比较基因组杂交技术在产前诊断胎儿颅内间隙异常的应用[J]. 中国妇幼保健, 2014, 29(8): 1221-4. DOI: 10.7620/zgfybj.j.issn.1001-4411.2014.08.28.
[17]
傅旭峰, 曹晔. 染色体微阵列分析在自然流产中的应用[J]. 中国优生与遗传杂志, 2017, 25(4): 62-114.
[18]
常清贤. 产前胎儿侧脑室扩张病因和预后研究及与婴幼儿神经系统发育关系的前瞻性研究[D]. 南方医科大学, 2013. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-90023-1014101074.htm
[19]
顾莹, 黄欢, 孙丽洲. 染色体微阵列分析技术在胎儿遗传病诊断中的应用[J]. 中国产前诊断杂志:电子版, 2016, 8(3): 44-9.
[20]
胡婷, 王嘉敏, 张竹, 等. 染色体微阵列分析技术在超声异常胎儿产前诊断中的应用[J]. 中华医学遗传学杂志, 2017, 34(3): 317-20.
[21]
Shaffer LG, Rosenfeld JA, Dabell MP, et al. Detection rates of clinically significant genomic alterations by microarray analysis for specific anomalies detected by ultrasound[J]. Prenat Diagn, 2012, 32(10): 986-95. DOI: 10.1002/pd.3943.
[22]
Scala C, Familiari A, Pinas A, et al. Perinatal and long-term outcomes in fetuses diagnosed with isolated unilateral ventriculomegaly: systematic review and meta-analysis[J]. Ultrasound Obstet Gynecol, 2017, 49(4): 450-9. DOI: 10.1002/uog.2017.49.issue-4.
[23]
Lam SJ, Kumar S. Evolution of fetal ventricular dilatation in relation to severity at first presentation[J]. J Clin Ultrasound, 2014, 42(4): 193-8. DOI: 10.1002/jcu.v42.4.
[24]
Joosten SRKD. The psychological challenges of replacing conventional karyotyping with genomic SNP array analysis in prenatal testing[J]. J Clin Med, 2014, 3(3): 713-23. DOI: 10.3390/jcm3030713.
[25]
Donnelly JC, Platt LD, Rebarber A, et al. Association of copy number variants with specific ultrasonographically detected fetal anomalies[J]. Obstet Gynecol, 2014, 124(1): 83-90. DOI: 10.1097/AOG.0000000000000336.