2. 湖南省郴州市第一人民医院产前诊断中心，湖南 郴州 423000
2. Center for Prenatal Diagnosis, ChenzhouFirst People’s Hospital, Chenzhou 423000 China
出生缺陷是指由遗传、环境、感染等其他因素导致的婴儿出生前发生结构性、功能性、代谢性异常，可发生在婴儿身体的几乎所有部位，并对婴儿造成长久伤害[1]。全球每年约有800万新生儿患有出生缺陷，24万新生儿在出生后28 d内死于各种出生缺陷，另有17万1个月～5岁儿童死于出生缺陷[2]；此外，出生缺陷导致了全球4880万伤残调整寿命年损伤[3]。我国出生缺陷发病率约为5.6%，每年约有90万新生儿患有出生缺陷，该病已成为导致我国新生儿死亡的主要因素之一[4]。
超声是产前诊断中最常用的筛查技术之一，主要用于筛查胎儿结构性异常，且超声诊断出的大多数胎儿异常均在孕中期[5]。随着超声技术的发展，胎儿结构畸形的筛查提前到孕早期成为可能。目前，采用超声筛查胎儿异常已成为日常产检的重要内容之一[6]。近年来研究发现，超声软指标胎儿中染色体异常风险上升，且由染色体变异引起的胎儿超声异常可能会伴发认知功能障碍、发育迟缓等胎儿功能性损害；但这些功能性异常无法通过超声诊断，而需要采用染色体检查进行产前诊断[7-9]。
染色体微阵列技术（chromosomal microarray analysis，CMA）具有高通量、高分辨率、高度自动化的优势，可在全基因组水平扫描检测染色体不平衡的基因拷贝数变异（copy number variant，CNV），实现对染色体微缺失、微重复、二倍体、三倍体、嵌合体等染色体变异检测[10]。2020年中华预防医学会出生缺陷预防与控制专业委员会和中国优生科学协会基因诊断与精准医学分会联合发布的《拷贝数变异检测在产前诊断中的应用指南》中，提出产前超声检查发现胎儿结构异常是进行CMA检测的适应证[11]。本研究对超声异常胎儿进行CMA检测，从而评价CMA用于超声异常胎儿遗传学评估的价值。
1 对象与方法 1.1 研究对象收集2020年1月—2022年5月在湖南省郴州市第一人民医院经产前超声诊断为孕早期胎儿结构异常的180例孕妇作为研究对象。全部孕妇均同意接受产前CMA诊断和核型分析，并签署知情同意书。180例孕妇年龄范围为22～41岁，平均年龄（29.9 ± 3.2）岁；孕周范围为12～24周，平均孕周（18.1 ± 3.1）周；均为单胎妊娠。根据超声结构异常发生的解剖部位所属人体系统数量，将180例孕妇分为4组：其中A组85例，为胎儿结构异常仅发生在单一系统内，且不合并非结构性异常；B组11例，为胎儿结构异常发生在多个系统内，且不合并非结构性异常；C组72例，为胎儿结构异常发生在单一系统内，且合并非结构性异常；D组12例，为胎儿结构异常发生在多个系统内，且合并非结构性异常。根据超声结构异常发生的解剖部位，180例孕妇中，胎儿心血管系统结构异常63例、淋巴系统结构异常38例、神经系统结构异常36例、消化系统结构异常25例、颅面系统结构异常13例、骨骼系统结构异常12例、泌尿系统结构异常9例、其他系统结构异常8例。
1.2 染色体核型分析无菌条件下行超声引导下腹部穿刺术，应用羊膜腔穿刺术抽取约30 mL羊水样本，应用绒毛膜取样术收集绒毛样本，以用于染色体核型分析和CMA检测。按常规实验方法制备人类染色体G显带标本，并对G显带核型进行分析[12]。
1.3 CMA分析采用美国Affymetrix公司CytoScan HD array系统进行CMA检测，操作严格按照试剂盒说明书进行；检测结果数据采用美国Affymetrix公司Chromosome Analysis Suite (ChAS) 3.2软件分析。将CNV结果分为5类：良性、可能良性、致病性、可能致病性及临床意义不明确的CNV（VOUS）[13]。
1.4 妊娠结局随访采用电话随访所有孕妇妊娠结局及胎儿出生结局。
1.5 统计学分析全部数据采用Excel 2010软件建立数据库，应用SAS 9.1软件包进行统计分析。计量资料采用均数 ± 标准差表示；计数资料采用率或百分比表示，组间差异比较用χ2检验或Fisher精确概率法。检验水准α = 0.05。
2 结 果 2.1 染色体核型分析结果180例孕妇均进行了染色体核型检测（图1），其中179例检测成功、1例失败，成功率为99.44%。G显带核型分析结果提示正常核型168例（93.85%），异常核型11例（6.15%），其中染色体非整倍体9例（21三体综合征4例、18三体综合征2例、性染色体异常2例、嵌合型数目异常1例）、染色体结构异常2例。
|
图 1 G显带染色体核型分析 Figure 1 G-band chromosomal karyotype analysis |
180例孕妇均成功进行了CMA检测（图2），其中阳性结果17例（9.44%）、阴性结果163例（90.56%）。17例阳性结果包括11例致病性CNV、6例VOUS；其中11例与染色体核型分析结果一致，并检出其他6例致病性CNV，主要为微缺失和微重复综合征。其中A组共检出致病性CNV 3例，发生率为3.53%；B组共检出致病性CNV 1例，发生率为9.09%；C组共检出致病性CNV 6例，发生率为8.33%；D组共检出致病性CNV 1例，发生率为8.33%。不同组间致病性CNV发生率差异有统计学意义（χ2 = 7.234，P = 0.03）。不同系统中，心血管系统结构异常胎儿检出致病性CNV 7例，发生率11.11%；淋巴系统、神经系统、消化系统以及泌尿系统的结构异常胎儿分别检出致病性CNV 1例，发生率分别为2.63%、2.78%、4.00%和11.11%，而头面部结构异常、骨骼系统结构异常、及其他系统结构异常胎儿中均未检出致病性CNV，不同系统结构异常致病性CNV检出率差异无统计学意义，灵敏度一致（χ2 = 8.188，P = 0.316）。
|
图 2 染色体微阵列分析 Figure 2 Chromosomal microarray analysis |
180例孕妇中，172例通过电话成功随访、8例失访，随访成功率为95.56%。胎儿存活128例，存活率为71.11%；引产21例、流产2例、死胎2例、夭折2例；11例CMA检出为致病性CNV的胎儿均引产。6例CMA检出为VOUS的胎儿进一步对其父母样本进行检测，其中2例可能致病性CNV胎儿均引产，4例可能良性CNV胎儿2例存活、1例引产、1例失访。
3 讨 论传统的G显带核型分析是目前用于细胞遗传学产前诊断的金标准，可检测> 5 Mb的染色体异常片段，但该方法耗时费力、精度低，不足以检测与胎儿畸形和智力发育迟缓相关的亚显微结构性缺失和重复[14]。CMA是目前用于检测染色体组成中CNV的最佳技术之一，已成为检测先天性疾病、发育滞后、孤独症谱系障碍的一线遗传学方法[15]。2013年，美国妇产科医师学会、美国母胎医学协会在汇总大量多中心临床试验和既往研究的基础上，认为产前CMA诊断是用于检测胎儿超声结构异常的最佳方法，并推荐将CMA纳入产前诊断[16]。2020年，中华预防医学会出生缺陷预防与控制专业委员会和中国优生科学协会基因诊断与精准医学分会联合发布《拷贝数变异检测在产前诊断中的应用指南》，对CMA的适用范围、临床检测及咨询流程、检测技术流程等进行了进一步规范[11]。
Wapner等[17]对29个中心的4406名妇女进行核型分析和CMA检测，CMA可在核型正常胎儿中额外检出6.0%的临床相关重复或缺失；结果提示，相较于染色体核型分析，CMA可增加具有显著临床细胞遗传学信息的检出率，而2种方法检测不平衡重排和非整倍体的效率一致。对532份死胎样本同时进行染色体核型分析和CMA检测，结果CMA检出率显著高于核型分析（87.4% vs. 70.5%，P< 0.001），CMA对非整倍体和致病性CNV的检出率显著高于核型分析（8.3% vs. 5.8%，P = 0.007），CMA对产前（8.8% vs. 6.5%，P = 0.02）和有先天性异常死胎的检出率（29.9% vs. 19.4%，P = 0.008）均显著高于核型分析；总体上，CMA相较于核型分析可提高全部死胎中遗传学异常检出率41.9%，产前死胎中遗传学异常检出率34.5%，先天性异常死胎中遗传学异常检出率53.8%[18]。Xia等[19]检测发现，CMA较染色体核型分析可增加3.8%的遗传学异常检出率。
既往研究显示，超声结构异常胎儿核型异常、致病性CNV、VOUS检出率均显著高于非结构异常胎儿[19]。对2466例孕中期检出超声软指标的胎儿进行CMA分析，其总体染色体异常检出率为4.3%，其中染色体数目异常占40.2%、致病性CNV占48.6%、疑似致病性CNV占11.2%[20]。Mademont-Soler等[21]对276例检出胎儿超声心脏异常的孕妇同时采用染色体核型和CMA分析发现，CMA可提高胎儿超声心脏异常孕妇遗传学异常2%检出率。本研究发现，CMA可提高超声结构异常胎儿染色体异常检出率3.33%，与既往研究结果一致[19,21]。
本研究结果表明，CMA相较于染色体核型分析可提高超声结构异常胎儿遗传学异常检出率，值得临床上用于超声结构异常胎儿产前细胞遗传学诊断。
| [1] |
Feldkamp ML, Carey JC, Byrne JLB, et al. Etiology and clinical presentation of birth defects: population based study[J]. BMJ, 2017, 357: j2249. DOI:10.1136/bmj.j2249 |
| [2] |
GBD 2017 Disease and Injury Incidence and Prevalence Collaborators. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 354 diseases and injuries for 195 countries and territories, 1990-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017[J]. Lancet, 2018, 392(10159): 1789-1858. DOI:10.1016/S0140-6736(18)32279-7 |
| [3] |
GBD 2017 Causes of Death Collaborators. Global, regional, and national age-sex-specific mortality for 282 causes of death in 195 countries and territories, 1980-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017[J]. Lancet, 2018, 392(10159): 1736-1788. DOI:10.1016/S0140-6736(18)32203-7 |
| [4] |
Li ZW, Di JL. Prevention and control of birth defects in China: achievements and challenges[J]. China CDC Wkly, 2021, 3(37): 771-772. DOI:10.46234/ccdcw2021.191 |
| [5] |
Moore J, Bhide A. Ultrasound prenatal diagnosis of structural abnormalities[J]. Obstet Gynaecol Reprod Med, 2009, 19(12): 333-338. DOI:10.1016/j.ogrm.2009.09.005 |
| [6] |
Chitty LS. Ultrasound screening for fetal abnormalities[J]. Prenat Diagn, 1995, 15(13): 1241-1257. DOI:10.1002/pd.1970151306 |
| [7] |
Cai MY, Lin N, Chen XM, et al. Evaluation of chromosomal abnormalities and copy number variations in fetuses with ultrasonic soft markers[J]. BMC Med Genomics, 2021, 14(1): 19. DOI:10.1186/s12920-021-00870-w |
| [8] |
Cai MY, Lin N, Su LJ, et al. Copy number variations in ultrasonically abnormal late pregnancy fetuses with normal karyotypes[J]. Sci Rep, 2020, 10(1): 15094. DOI:10.1038/s41598-020-72157-6 |
| [9] |
Su LJ, Huang HL, An G, et al. Clinical application of chromosomal microarray analysis in fetuses with increased nuchal translucency and normal karyotype[J]. Mol Genet Genomic Med, 2019, 7(8): e811. DOI:10.1002/mgg3.811 |
| [10] |
Levy B, Wapner R. Prenatal diagnosis by chromosomal microarray analysis[J]. Fertil Steril, 2018, 109(2): 201-212. DOI:10.1016/j.fertnstert.2018.01.005 |
| [11] |
中华预防医学会出生缺陷预防与控制专业委员会, 中国优生科学协会基因诊断与精准医学分会. 拷贝数变异检测在产前诊断中的应用指南[J]. 中华医学遗传学杂志, 2020, 37(9): 909-917. Committee of Birth Defect Prevention and Control, Chinese Preventive Medicine Association and Subcommittee of Genetic Testing and Precision Medicine, Chinese Association of Birth Health. Guidelines for the application of copy number variation testing in prenatal diagnosis[J]. Chin J Med Genet, 2020, 37(9): 909-917. DOI:10.3760/cma.j.cn511374-20200522-00373 |
| [12] |
蔡美英, 徐两蒲, 李英, 等. 960份胎儿脐带血的染色体核型分析[J]. 中华医学遗传学杂志, 2015, 32(3): 434-436. Cai MY, Xu LP, Li Y, et al. Chromosomal karyotype analysis of 960 fetal umbilical cord blood samples[J]. Chin J Med Genet, 2015, 32(3): 434-436. DOI:10.3760/cma.j.issn.1003-9406.2015.03.031 |
| [13] |
靳倩, 令狐克燕, 卓召振, 等. 1674例孕妇羊水细胞G显带核型与染色体微阵列结果对比分析[J]. 中国计划生育学杂志, 2021, 29(5): 1046-1049. Jin Q, Linghu KY, Zhuo ZZ, et al. Comparative analysis of G-banding karyotype and CMA results of amniotic fluid cells in 1674 pregnant women[J]. Chin J Family Plan, 2021, 29(5): 1046-1049. DOI:10.3969/j.issn.1004-8189.2021.05.047 |
| [14] |
Lichtenbelt KD, Knoers NVAM, Schuring-Blom GH. From karyotyping to array-CGH in prenatal diagnosis[J]. Cytogenet Genome Res, 2011, 135(3/4): 241-250. DOI:10.1159/000334065 |
| [15] |
Bi WM, Borgan C, Pursley AN, et al. Comparison of chromosome analysis and chromosomal microarray analysis: what is the value of chromosome analysis in today's genomic array era[J]. Genet Med, 2013, 15(6): 450-457. DOI:10.1038/gim.2012.152 |
| [16] |
American College of Obstetricians and Gynecologists Committee on Genetics. Committee Opinion No. 581: the use of chromosomal microarray analysis in prenatal diagnosis[J]. Obstet Gynecol, 2013, 122(6): 1374-1377. DOI:10.1097/01.AOG.0000438962.16108.d1 |
| [17] |
Wapner RJ, Martin CL, Levy B, et al. Chromosomal microarray versus karyotyping for prenatal diagnosis[J]. N Engl J Med, 2012, 367(23): 2175-2184. DOI:10.1056/NEJMoa1203382 |
| [18] |
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): 2185-2193. DOI:10.1056/NEJMoa1201569 |
| [19] |
Xia MJ, Yang XH, Fu J, et al. Application of chromosome microarray analysis in prenatal diagnosis[J]. BMC Pregnancy Childbirth, 2020, 20(1): 696. DOI:10.1186/s12884-020-03368-y |
| [20] |
Hu T, Tian T, Zhang Z, et al. Prenatal chromosomal microarray analysis in 2466 fetuses with ultrasonographic soft markers: a prospective cohort study[J]. Am J Obstet Gynecol, 2021, 224(5): 516.e1-516.e16. DOI:10.1016/j.ajog.2020.10.039 |
| [21] |
Mademont-Soler I, Morales C, Soler A, et al. Prenatal diagnosis of chromosomal abnormalities in fetuses with abnormal cardiac ultrasound findings: evaluation of chromosomal microarray-based analysis[J]. Ultrasound Obstet Gynecol, 2013, 41(4): 375-382. DOI:10.1002/uog.12372 |