【精华回顾】胡婷教授分享比较基因组杂交微阵列芯片在产前诊断中的应用

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导言：5月10日，安捷伦2020遗传与肿瘤学基因检测技术线上研讨会第二场，主要以产前诊断遗传分析为主题，三位专家在线共同探讨了染色体芯片与二代测序（NGS）技术在产前诊断遗传检测方向的应用与临床价值。以下是小编对第二位专家胡婷教授的授课内容进行的重点内容整理。

比较基因组杂交微阵列芯片在产前诊断中的应用

胡婷教授

四川大学华西第二医院副教授，副主任医师

背景介绍

产前诊断技术的发展

从细胞遗传学到分子（细胞）遗传学

常见染色体三体（T21/18/13）—— FISH、QF-PCR、MLPA …

其他染色体大片段或倍体/非整倍体异常 —— 核型 …

染色体拷贝数变异 —— CMA、NGS …

拷贝数变异（CNV）

定义：

基因组拷贝数变异(copy number variant, CNV)是由基因组发生重排导致的，指染色体上大于1kb的DNA片段增加或者减少，主要表现为亚显微水平的缺失和重复。

染色体微缺失/微重复综合征微缺失/微重复综合征

定义：

染色体微缺失/微重复综合征是一类多由小于5Mb的CNVs所致，传统染色体G显带核型分析无法检出，临床表征复杂多变的疾病

其主要临床表征包括：智力低下、发育迟滞、面容异常、多发畸形等。

目前已知的染色体微缺失/微重复综合征高达300多种，与孕妇年龄无关

对CNVs的产前诊断能发现染色体微缺失/微重复综合征等异常，是目前降低出生缺陷率的重要手段。

CNV检测平台

染色体微阵列分析

(chromosomal microarry analysis, CMA)

比较基因组杂交微阵列 (array comparative genomic hybridization, aCGH)

单核苷酸多态性微阵列(single-nucleotide polymorphism array, SNP-aray)

低深度全基因组测序

(copy number variation sequencing, CNV-seq)

aCGH

原理：将样本的DNA和对照的标准匹DNA进行不同的荧光标记，进行一些处理后杂交在芯片上，通过扫描看到荧光信号的不同，来进行拷贝数变异的检测。

SNP平台

原理：基于SNP位点进行的一个设计在全基因组里，1000个碱基就有一个SNP位点。在每一个等位基因上面，可以有突变型和杂合型。通过数据分析发现拷贝数的重复和缺失。

CNV-seq平台

利用二代测序的技术对全基因组DNA进行测序。然后将测序的数据进行生物信息学比对，可以转化为一个直观的拷贝数缺失或重复。

目标疾病

拷贝数变异（CNV）：

     染色体非整倍体

     染色体微缺失/微重复综合征（三个平台检测效果差不多）

其他：

  染色体多倍体

  部分单亲源二体（uniparental disomy, UPD）

（只能通过SNP-array进行检测得出结果）

aCGH适用人群

首选：

·超声检测提示胎儿存在一处或多处结构异常

·NT≥第99百分位（一般认为NT≥3.5mm）

·与CNV相关性较高的超声软指标：

 右锁骨下动脉迷走等

·NIPS提示目标疾病意外的其他染色体异常

（除6、7、11、14、15及20号）

·胎儿染色体核型分析存在染色体新发平衡性改变

·胎儿染色体核型分析无法明确诊断

（如标记染色体、衍生染色体等）

·夫妻一方为染色体微缺失/微重复综合征患者

·染色体微缺失/微重复综合征妊娠史或生育史

·夫妻一方为染色体平衡重排携带者（CNV+核型）

·既往有不明原因的不良孕产史

可选：

·高龄

·血清学唐氏筛查高风险

·NIPS提示13、18、21三体高风险

·第95百分位≤NT≤第99百分位

（一般认为3.0mm≤NT≤3.5mm）

·与染色体非整倍体相关性较高的超声软指标：

  NT增厚、鼻骨缺失或发育不良等

·夫妻一方为染色体非整倍数（含嵌合型）患者

·常见染色体非整倍体妊娠或生育史

·因其他原因需要进行介入性产前诊断的孕妇

（如夫妻双方同型地中海贫血）

aCGH局限性

杂合型丢失（absence of heterozygosity, AOH）

·夫妻双方存在亲缘关系

      血缘同一（identity by descent, IBD）

      近亲关系（consanguinity）

·单亲源二体（uniparental disomy, UPD）

      单亲同二体（isodisomy, iUPD）

      单亲异二体（heterodisomy, hUPD）

      某一染色体的两个拷贝均自源父亲或母亲

·基因组印记（genomic imprinting）

   定义：来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰，使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性，这种修饰常为DNA甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化等修饰。

   目前已知印记基因约100+个，多成簇分布

   印记染色体：6、7、11、14、15、20号

·NIPS提示6、7、11、14、15及20号染色体异常

·胎儿宫内生长受限（IUGR）

·胎儿长骨小于孕周

·染色体平衡性结构异常（前三者都无法检出）

·无法阐述染色体不平衡性改变在核型上的表现（三者都无法检出）

·低比例嵌合体：

  异常细胞比例≥30%时，检测结果稳定可靠

  异常细胞嵌合比例<30%时，检测结果存在不确定性

（建议结合FISH或核型结果）

·多倍体：

 aCGH和CNV-seq无法检出，同时进行QF-PCR或FISH或核型 

·多细胞系的净平衡（都无法检出）

 47，XXX和45，X两种染色体或47，XYY和45，X两种性染色体非整倍体细胞系比例各占50%嵌合或约50%嵌合时

性染色体异常

  无法判断嵌合体及相应细胞系的组成和比例

  FISH是诊断嵌合体的金标准

全基因组覆盖率

  探针未覆盖区存在漏检

生物学关系鉴定

（加行STR位点或SNP位点检测可弥补）

母体细胞污染

（加行STR位点或SNP位点检测可弥补）

单基因病

各平台检测范围

遗传咨询

检测前咨询及知情同意

·适用人群

·检测的目标疾病、目的、意义

·检测方法、检测周期、准确性、局限性、风险

·介入性产前诊断手术的风险

·其他可替代的产前诊断技术

·知情同意书签署

拷贝数变异分类

根据美国医学遗传学会（ACMG）推荐，分为五类：

  ·致病性CNVs

  ·可能致病性CNVs

  ·临床意义不明的CNVs（VUS）(缺失>500kb及重复>1mb的VUS）

  ·可能良性CNVs（不予报道）

  ·良性CNVs（不予报道）

检测后咨询

·阴性报告：

定期进行常规产检

    告知影像学随访的必要性，本检测无法替代影像学监测

·明确染色体数目异常、微缺失/微重复综合征：

告知相应染色体异常的表型、预后情况等

    是否继续妊娠由孕妇及家属自主知情选择

·VUS：

    溯源检测

    无法对某些检测结果进行判读和解释

    是否继续妊娠由孕妇及其家属自主知情选择

·外显不全或表现度差异

    告知外显率

    无法仅通过生物学父母比对了解来源判断胎儿生后表型

    溯源检测

是否继续妊娠由孕妇及其家属自主知情选择

·嵌合体

    低比例嵌合存在漏诊

    可结合超声综合判断

    嵌合比例高低≠临床表型严重程度

    充分告知胎儿可能存在的问题

    是否继续妊娠由孕妇及家属自主知情选择

·额外发现

    涉及胚细胞变异所致恶性肿瘤

    确实片段涉及抑癌基因

    成人期迟发型疾病

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