2、全基因组芯片在产前诊断中的应用：实践与困惑-蒋宇林

全基因组芯片在产前诊断中的应用：实践与困惑蒋宇林北京协和医院妇产科2018年5月分子遗传学时代的产前诊断产前遗传学诊断技术正在迅猛发展全基因组染色体芯片技术ChromosomeMicroarrayAnalysis染色体微阵列分析(CMA)基于微阵列的比较基因组杂交(aCGH)待测样本基因组DNA全基因组扩增片段化芯片杂交数据分析判断分型结果计算CNV目前各个平台都设计涵盖CNV+SNP检测探针的芯片，可同时具有CNV和SNP芯片的特点单核苷酸多态性微阵列(SNParray)Microarray技术已广泛进入（胎儿超声异常）产前诊断技术领域•核型分析是长期以来产前诊断领域的传统经典技术•适合诊断染色体异常超过7Mb以上的片段缺失/重复的情形•但对于多见于5Mb以下的染色体微缺失/微重复异常缺乏诊断能力•Microarray技术成为产前诊断重要的诊断技术平台EvansMI,WapnerRJAmJObstetGynecol.2016Sep;215(3):298-305T21/18/13染色体非整倍体4%其它染色体非整倍体或大片段异常7%染色体微缺失微重复综合征异常23%单基因病8%胎儿超声结构异常58%足月期胎儿各种出生缺陷发生比例2016年美国妇产科学会指南核型分析或microarray可以适用于任何一例产前诊断的病例Microarray检测应该用于所有胎儿超声有异常结果的产前诊断病例•那些核型无法检测的染色体小片段改变与孕妇年龄无关，所以Microarray适用于所有需要产前诊断的孕妇人群•对于胎儿存在一个或多个超声结构异常的情形，应该建议Microarray检查，并可取代核型分析检测•对于不存在胎儿结构异常但需要产前诊断的情形，可以选择核型分析或microarray检测其它相关Microarray在产前应用的指南加拿大妇产科学会2011年美国医学遗传学学会2013年国内的相关专家共识中华妇产科杂志2014年中华儿科杂志2016年染色体核型分析技术染色体芯片诊断技术测序／QF-PCR技术•倍体数异常•非整倍体异常•大片段结构异常•染色体微缺失微重复异常•基因缺失、突变临床需要的染色体检测分辨率不断增加北京协和医院产前microarray检测的常见指证–多个产前超声指标的异常／结构异常–NT增厚大于3.0mm–不明确的核型分析结果–NIPT提示胎儿T21/18/13之外的染色体异常高风险–不明原因的胎儿宫内发育迟缓–超声怀疑染色体微缺失微重复的异常（特殊姿态等）–父母双方存在染色体异常重排的情况–不明原因的水肿胎儿或死胎死产–不明原因智力或体格发育迟滞患儿分娩史Microarray应用在产前诊断中的几个体会•Microarray是诊断胎儿大片段／微小片段染色体病的有力工具•microarray结果验证（包括扩展到亲代的检测）的重要性•多种遗传诊断技术的支撑才能实现客观全面的遗传咨询•困难的产前咨询—不能明确意义的拷贝数改变（VOUS）对于有必要利用Microarray进行产前诊断的病例，尝试提出构建以核型分析为基础，Microarray技术为核心，多种遗传诊断技术相互支撑的染色体病诊断体系•大于5M的缺失重复可以通过高分辨／普通分辨的核型分析来得到确认•很多的病例是来自于亲代的染色体异常重组平衡易位罗氏易位臂间倒位衍生染色体嵌合体异常•如果确认来自亲代的重组，则再发比例大大增加•需要自身核型的确认以及亲代核型分析的补充例1microarray和核型分析协同诊断染色体大片段的缺失11号染色体11p15.1p13区段存在12.517Mb片段的缺失,内含NELL1,ANO5,SLC17A6,BDNF,PAX6,WT1等37个OMIM基因。包含了WAGRO(Wilmstumour,Aniridia,Genitourinaryanomalies,Retardationandobesity)综合症的区段；10岁患儿，智力发育障碍，隐睾，尿道下裂，肥胖WAGRO综合征•WAGRO综合症是一种罕见的与PAX6，WT1及BDNF等基因连续缺失/突变相关的遗传综合征–肾母细胞瘤–无虹膜，先天性虹膜发育不良–泌尿生殖系统发育异常，包括隐睾，尿道下裂等–智力发育迟缓–肥胖家系核型分析胎儿核型分析：11号染色体的部分缺失父亲核型分析：正常母亲核型分析：正常遗传咨询：患儿病理性新发突变，下次妊娠再发风险小于1%例2从胎儿到母亲再到下一胎的诊断•4号染色体4q34.1q35.2存在16.531Mb片段的缺失，含有SPATA4，VEGFC，NEIL3等73个OMIM基因，该片段的缺失与大头畸形，小颌畸形等面部异常，肺部异常，心脏疾病，全身发育迟缓等表型有关•9号染色体9p24.3p21.3存在22.342Mb片段的重复，含有VLDLR，KCNV2，RFX3等102个OMIM基因，该片段的重复与智力障碍，语言发育迟缓，脑部发育异常等表型有关胎儿先天性心脏病，宫内发育迟缓行羊水诊断亲代的染色体核型分析46,XX,t(4;9)(q34;p21)46,XY病例3•马X，30岁，G1/P0•13周外院行NT筛查3.94mm•20周转至我院行羊水穿刺•等羊水穿刺结果期间23周系统超声提示左侧脑室后角增宽1.1cm•同期胎儿超声心动检查示先天性心脏病（室缺，主动脉弓发育不良，离断型）•实验室取羊水上清液送检microarray47，XN，+mar病例3：microarray结果•11号染色体11q23.3q25区段存在18.2Mb片段的重复，内含KCNJ1,FLI1,JAM3等123个OMIM基因，涉及Jacobsen综合征疾病区域。已有研究报道该片段重复与头面部异常，智力低下，语言发育迟缓等疾病相关。•22号染色体22q11.1q11.21区段存在3.4Mb片段重复，内含CLTCL1,HIRA,TBX1等37个OMIM基因，涉及Emanuel综合征(Emanuelsyndrome)、22q11.2微重复综合征(Chromosome22q11.2microduplicationsyndrome)和22q11重复综合征(22q11duplicationsyndrome)疾病区域•临床表型包括小头畸形，小颌畸形，心脏缺损，智力低下，精神运动发育延迟，生长迟滞，肌张力减退等arr[hg19]11q23.3q25(116,683,754-134,937,416)x3,22q11.1q11.21(16,888,899-20,312,661)x3病例3：FISH诊断结果FISH检测说明了该衍生染色体是由11q23.3q25和22q11的染色体片段组合而成11q23.3q2522q11Marker染色体再发风险的评估-夫妇外周血染色体分析46,XX,t(11;22)(q23.3;q11.2)46,XY22q11.2微重复综合征•多种先天性心脏病•颚咽综合征•听力损害•体格发育迟滞•学习认知能力下降............病例4：生后的诊断病例•3岁男孩，因先天性室缺，体格发育慢，认知及语言能力差就诊•外院查外周血核型分析正常•Microarray芯片检测结果显示患儿11号染色体11q23.3q25区段存在18.2Mb片段的重复，内含KCNJ1,FLI1,JAM3等123个OMIM基因，涉及Jacobsen综合征疾病区域。已有研究报道该片段重复与头面部异常，智力低下，语言发育迟缓等疾病相关。•患儿22号染色体22q11.1q11.21区段存在3.4Mb片段重复，内含CLTCL1,HIRA,TBX1等37个OMIM基因，涉及Emanuel综合征(Emanuelsyndrome)、22q11.2微重复综合征(Chromosome22q11.2microduplicationsyndrome)和22q11重复综合征(22q11duplicationsyndrome)疾病区域，临床表型包括小头畸形，小颌畸形，心脏缺损，智力低下，精神运动发育延迟，生长迟滞，肌张力减退等。arr[hg19]11q23.3q25(116,683,754-134,937,416)x322q11.1q11.21(16,888,899-20,312,661)x3夫妇外周血染色体分析46,XX,t(11;22)(q23.3;q11.2)46,XY低拷贝重复（Lowcopyrepeats，LCRs）/片段重复（Segmentalduplications，SDs）Baileyetal.Science.(2002)LCRs:多拷贝人类基因组约~5%增加基因组不稳定性进化标记与人类遗传病有关LCRs之间的非等位同源重组LiuPetal.CurrOpinGenetDev.(2012)例5Microarray诊断微缺失综合征7号染色体7q11.23区段存在1.4Mb片段的缺失，内含ELN,LIMK1,GTF2I,GTF2IRD1等22个OMIM基因，涉及Williams-Beuren综合征(Williams-BeurenSyndrome)疾病区域临床表型包括身材矮小，颅面部异常，智力障碍，先天性心脏病等10岁患儿，智力低下就诊，并咨询下一胎健康妊娠的可能性ArchDisChild1999;81:198-200ArqBrasCardiol,2003;81(5):468-73AmJHumanGenet,1999;64,000JMedGenet,2003;40:526-530JMedGenet2007;44:2136-143Williams-Beuren综合征(WBS)-7q11.23产前临床表现:IUGR产后临床表现:70%伴有心血管畸形（主动脉流出道狭窄），特殊面容（嘴唇厚，鼻孔前倾，长人中）、智力迟滞、发育迟缓、特殊性格，皮肤早熟等婴儿期常有腹痛发作，高血钙表现有突出的社交性，表现为喜欢外出，交流过度频繁，待人过份友好和善中枢神经系统和骨骼肌肉系统的发育迟缓该综合征不能被常规或高分辨核型分析发现家系FISH验证患儿：缺失母亲：正常父亲：正常新生突变，再发风险小于1%例6并不是所有的微缺失／重复都是新发的16号染色体16p13.11区段存在965.3Kb片段的重复，内含NDE1,MYH11,ABCC6等6个OMIM基因，该片段位于神经认知敏感区域。已有研究报道该片段重复与复发性16p13.11重复综合征(16p13.11recurrentmicroduplication)疾病相关，临床表型包括智力低下，脑发育异常等7岁患儿，疑诊自闭症，伴有认知能力的下降FISH验证患儿：重复母亲：携带父亲：正常16P13.11重复综合征•近年来新认识的一种以神经系统发育异常为主要表现的微重复综合征•多为LCRs介导的非同源染色体重组所导致•新近的文献报道在智力发育异常的人群中发病率为0.73%•主要疾病表现为智力发育障碍，自闭症，癫痫，精神分裂症，注意力缺失伴焦虑异常等，以及成人发病的胸主动脉瘤等•有部分的患者该重复异常遗传自表型相对正常的亲代病例7•33岁，G3P0，既往两次孕中晚期胎儿脑积水引产史•12周NT测定3.2mm/3.8mm•15周NIPT检测正常•22周起超声反复提示双侧脑室前角囊肿直径3cm•25周羊膜腔穿刺，送检核型分析及Microarray•核型分析结果正常46,XNarr[hg19]16p13.11(15,058,820-16,327,887)x3Microarray芯片分析显示胎儿16号染色体16p13.11区段存在1.2Mb片段的重复，内含NDE1,MYH11,ABCC6等7个OMIM基因，位于神经认知敏感区域。有研究报告该片段重复与复发性16p13.11重复综合征疾病相关，临床表现包括智力低下，脑发育异常等。但同时也有该片段发生重复而无临床表型的病例报道，其临床意义尚待明确。病例7:microarray结果夫妇外周血核型分析及microarray检测正常46,XY46,XX病例7：孕妇间期及中期FISH的验证结果采用位于16p13.11区段的BAC探针(RP11-121O8)的FI