宫内感染？UPD？三倍体？CNVseq如何一站式辅助临床实现胎儿异常查因？一文解析

编者按:

致病性拷贝数变异 (pathogenic copy number variation，pCNV) 所导致的基因组病，是出生缺陷重要遗传学病因。近年来，以高通量测序为基础的基因组拷贝数变异检测技术 (Copy Number Variation sequencing，CNV-seq) 在产前诊断领域得到了广泛的应用。2019年4月10日，《低深度全基因组测序技术在产前诊断中的应用专家共识》发布，明确指出CNV-seq可以作为一线产前诊断技术^[1]。

然而，CNV-seq成为一线产前诊断技术时经常被与另一种CNV检测技术染色体微阵列分析进行对比。检测准确性、UPD、三倍体、母源污染是大家选择时重点考虑和对比的指标。不同于常规CNV-Seq检测在这些方面有所限制，华大基因CNV-Seq检测产品在原有检测23对染色体非整倍体、100Kb以上缺失/重复基础上，可一站式实现UPD、三倍体、母源污染检测，同时结合特有的宏基因组算法对于超声异常胎儿病原微生物感染情况予以额外提示，填补了国内同类检测产品空白，为临床诊疗提供更全面的决策依据。

 华大基因CNV-Seq检测辅助诊断UPD

在出生缺陷染色体异常排查中，染色体数目异常及缺失重复是临床关注的重点，由UPD所导致的出生缺陷往往容易被忽视。然而，UPD与多种染色体异常疾病有关，其临床检测必不可少。UPD指来自父母一方的染色体片段被另一方的同源部分取代、或者个体的两条同源染色体都来自同一亲本的情况^[2]。目前已知当第 6、7、11、14、15及20号染色体存在UPD时会导致疾病的发生。以UPD典型疾病Angelman综合征 (AS) 为代表，发病率约为1/12,000-20,000，临床表现包括发育迟缓，智力低下，共济失调，癫痫和睡眠障碍等^[3]。目前针对UPD疾病尚无有效的治疗手段，因此，早发现、早诊断、早干预对于此类疾病的防控尤为重要。

华大基因CNV-Seq升级检测产品，可实现Prader-Willi综合征 (PWS)、Angelman综合征 (AS)、Silver-Russell综合征 (SRS)、Temple综合征和Kagami-Ogata综合征等多种临床常见UPD检测。相比CMA检测，无需父母血样本验证，即可区分父/母源UPD。SNP-array仅可用于单亲同二体检测，漏检率大于30%^[4,5]，华大基因可一次性实现目标UPD疾病单亲同二体和单亲异二体同时检测，为UPD疾病辅助诊断提供更加全面的解决方案。

 华大基因CNV-Seq辅助三倍体检测

既往研究结果显示，胚胎或胎儿染色体异常是早期流产最常见的原因，约占50%-60%^[6]，其中，染色体三倍体变异约10%-20%^[7]。华大基因CNV-Seq升级检测产品同步覆盖三倍体检测，全面提升染色体异常检出效率。

 华大基因CNV-Seq辅助诊断宫内病原感染

除遗传因素外，非遗传因素也会造成胎儿畸形继而引发出生缺陷，占比约为35%-55%^[8]，宫内致畸相关病原感染是其中的重要组成部分。病原微生物感染不仅会危害母胎健康，导致胎儿生长受限、畸形、早产、流产、死胎等不良妊娠结局的发生，而且新生儿感染和脑瘫等并发症概率也将增加^{[9, 10]}。以CMV为例，妊娠期孕妇原发性CMV感染后多无症状，但其胎儿感染率高达30％-40％^[11]，先天性CMV感染的产前超声特征包括生长受限、肝脾肿大、脑室扩张、颅内钙化、小头畸形及其他脑部异常等^[12]。

华大基因开发了特有的宏基因组算法，可对具有超声异常表现的胎儿予以巨细胞病毒 (CMV)、弓形虫、微小病毒 B19、水痘－带状疱疹病毒等病原微生物感染予以提示。升级以来已经辅助数十例样本检出病原微生物感染，并与qPCR验证结果完全一致，有效的辅助了临床B超异常查因以及胎儿产前诊断。

 35M超大数据量显著提升检出准确性

相比CMA受探针分布均一性影响的特性，CNV-Seq具有更为广泛的检出范围。香港中文大学蔡光伟教授团队等^[13]采用BGISEQ-500测序平台，对1,023例产前诊断样本采用15M reads的CNV-seq和CMA同步检测，对于CMA发现的染色体数目异常、已知致病和疑似致病的CNVs，15M reads数据量的CNV-seq完全检出，无一漏检；此外，15M reads CNV-seq额外检出17例被CMA漏检的已知致病和疑似致病的CNVs，且使用qPCR验证为真阳性，数据量是影响CNV-seq检测准确性的最关键因素之一。

测序数据量不足，假阳性率会明显增高^[14]，使临床决策出现偏差；同时大量文献证明，较低的测序数据量 (3.5~10M reads) 可能存在一定程度的漏检^[15,16]，华大基因35M超大数据量提升CNV-Seq检出准确性。

 华大基因CNV-Seq升级版免费提供母源污染鉴定

临床上，一般产前诊断会根据孕期差异选择不同的样本采集办法，从绒毛穿刺活检术到羊水穿刺术及脐带血采集等，无论选择哪种方式，都存在胎儿样本受到母体细胞污染 (maternal cells contamination，MCC) 的可能。而自然流产样例中，取胚胎绒毛时，也可能取到胎盘组织或母体蜕膜组织而污染胚胎绒毛样本。这些情况同样可能会产生错误的诊断结果影响临床决策甚至引起医疗纠纷。不同程度的母源污染为高通量检测结果的判定带来巨大挑战。因此，华大基因CNV-seq升级版在样本检测前预置母源污染检测，最大限度地避免母源DNA对于检测结果的影响，全面提升检测准确性。

华大基因在常规CNV-Seq的23对染色体非整倍体、100Kb以上缺失/重复内容基础上，产品不断升级一站式提供UPD、三倍体、母源污染解决方案。辅助超大检测数据量，突破性实现超声异常胎儿病原微生物感染检测，可额外提高胎儿异常检出率，填补了国内同类检测产品空白，为胎儿异常产前诊断提供更全面的决策依据。

拓展阅读

参考文献：

[1] 中华医学会医学遗传学分会临床遗传学组, 中国医师协会医学遗传医师分会遗传病产前诊断专业委员会, 中华预防医学会出生缺陷预防与控制专业委员会遗传病防控学组. 低深度全基因组测序技术在产前诊断中的应用专家共识[J]. 中华医学遗传学杂志,2019,36( 4 ): 293-296.

[2] Daniela Del Gaudio, et al. Diagnostic Testing for Uniparental Disomy: A Points to Consider Statement From the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG). Genet Med. 2020; 22(7): 1133-1141.

[3] Karin Buiting, et al. Clinical utility gene card for: Angelman Syndrome. Eur J Hum Genet. 2015; 23(2).

[4] Del Gaudio, D., Shinawi, M., Astbury, C., Tayeh, M. K., Deak, K. L., & Raca, G. (2020). Diagnostic testing for uniparental disomy: a points to consider statement from the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG).Genetics in Medicine,22(7), 1133-1141.

[5] Hoppman N, Rumilla K, Lauer E, Kearney H, Thorland E. Patterns of homozygosity in patients with uniparental disomy: detection rate and suggested reporting thresholds for SNP microarrays. Genet Med. 2018;20:1522–1527.

[6] 谢杏,苟文丽.妇产科学(第8版).北京:人民卫生出版社,2013:47.

[7] 张建平. 流产基础与临床.北京.人民卫生出版社,2012:189.

[8] Kumar P. Dysmorphology. In: Kumar P, Burton B, editors. Congenital malformations. 1st edition. Blacklick. USA: McGraw-Hill Professional Publishing; 2008. p3–11.

[9] Riggs MA, et al. Treatment of vaginal infections to prevent preterm birth: a meta-analysis. Clin Obstet Gynecol. 2004; 47(4): 796-807.

[10] Jessica L Illuzzi, et al. Duration of intrapartum prophylaxis for neonatal group B streptococcal disease: a systematic review. Obstet Gynecol. 2006; 108(5):1254-65.

[11] 杨慧霞. 妊娠期感染性疾病诊治策略[J]. 中国实用妇科与产科杂志. 2016; 32(6): 499-501.

[12] 王谢桐. 胎儿超声异常与病毒感染[J]. 实用妇产科杂志. 2018; 34(12): 888-890.

[13] Dong Z , Zhang J , Hu P , et al. Low-pass genome sequencing versus chromosomal microarray analysis: implementation in prenatal diagnosis[J]. Genetics in Medicine (2019) https://doi.org/10.1038/s41436-019-0634-7.

[14] Xie C , Tammi M T . CNV-seq, a new method to detect copy number variation using high-throughput sequencing[J]. BMC  Bioinformatics, 2009, 10(1):80-88.

[15] Wang M Z , Lin F Q , Li M , et al. Semiconductor Sequencing Analysis of Chromosomal Copy Number Variations in Spontaneous Miscarriage[J]. Medical science monitor: international medical journal of experimental and clinical research, 2017, 23:5550-5557.

[16] Qi Q , Lu S , Zhou X , et al. Copy number variation sequencing-based prenatal diagnosis using cell-free fetal DNA in amniotic fluid[J]. Prenatal Diagnosis, 2016, 36(6):576-583

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