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试管婴儿助孕染色体异常的产前筛查和产前诊断

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染色体异常的产前筛查和产前诊断
 
(一)产前唐氏综合征筛查
  (1)孕中期二联筛查:指以中孕期(15~20周)血清甲胎蛋白(AFP)和游离B-HCG为指标,结合孕妇年龄等参数计算胎儿患唐氏综合征风险的方法。
  (2)三联筛查:以中孕(15~20周)血清AFP、游离B-HCG、非结合雌三醇(μE3)为指标,结合孕妇年龄等参数计算胎儿患唐氏综合征风险的联合筛查方法。
      (3)联合筛查:早孕(11~13周)超声测定胎儿颈后透明层(nuchal translcenc,NT)厚度,结合孕妇血清游离B-HCG和妊娠相关血浆蛋白A(pregnancyassociated plasma protein-A,PAPP-A)水平以及孕妇年龄以计算胎儿患唐氏综合征的风险。
     据报道,单用年龄(≥35岁)Down综合征的检出率仅为49%;中孕二联筛查检出率为73%;中孕三联筛查检出率为78%;早孕NT+B-HCG+PAPP-A检出率为86%。用NT+NB(鼻骨)+B-HCG+PAPP-A+AFP+μE3的方案则Down综合征的检出率可>95%。
  在我国目前广泛开展的是中孕二联筛查,其方法简单,价格低廉。有条件的地区已开展早孕NT+PAPP-A+B-HCG的方案。唐氏筛查只是一种筛查方法,不能作为诊断,筛查高风险患者还须进一步做染色体检查才能确诊。
 
 
(二)细胞遗传学技术
细胞遗传学技术主要从染色体的数目、形态、结构和行为来研究人类的遗传现象,主要应用常规G显带技术。每个单倍体都可以显示150~550条带,每条带大约代表(5~10)×106 bP的DNA。高分辨显带是采用细胞同步化等方法,获得大量优质的有丝分裂晚前期或早中期的显带核型。高分辨显带染色体的优点是染色体细长,显出的带纹多可达500~1000条带,从而极大地提高了识别染色体细胞微结构改变的能力。可以检出常规G显带技术难以发现的染色体缺陷,提高了染色体病的检出率。
利用染色体显带技术可对经过培养的绒毛、羊水、脐血中的胎儿细胞进行核型鉴定,以发现染色体数目及结构的改变。目前该技术仍是诊断13,18,21三体等染色体病的金标准。应用胎儿细胞培养作核型鉴定细胞遗传学检测的适应症有:
  (1)年龄≥35岁的孕妇;
  (2)有染色体病的孕妇;
  (3)家族中有遗传病的孕妇;
  (4)出生过先天畸形儿和宫内死胎的孕妇,有习惯性流产史的孕妇;
  (5)接触过放射线的孕妇;
  (6)出生过染色体病儿的孕妇;
  (7)Down筛查阳性的孕妇;
  (8)超声检查胎儿NT≥3 mm的孕妇;
  (9)早、中孕超声检查有胎儿结构异常和胎儿宫内发育不良的孕妇等。
 
(三)荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization,FISH)
  FISH是分子遗传学和免疫学相结合,采用已知核酸序列作为探针,用荧光素直接标记或非放射性物质标记后与靶DNA进行杂交,在荧光显微镜下对标本中待测核酸进行定性、定位分析。FISH具有快速、准确的优点。可用于外周血细胞、脐血、未经培养的间期细胞染色检查;快速的性染色体检查;快速的染色体产前诊断;染色体微缺失综合征(需制备特定的探针);胚胎植入前诊断;孕妇外周血分离胎儿细胞进行产前诊断时具有优越性。
      FISH探针种类有:
  (1)α-卫星DNA序列探针,位于毎条染色体的着丝粒区域;
  (2)β-卫星DNA序列探针位于近端着丝粒染色体(即13、14、15、21和22号染色体)的短臂;
  (3)端粒DNA探针位于染色体端粒;
  (4)染色体全涂染探针;
  (5)具有特异性的一些染色体微缺失探针,如染色体22q11.2微缺失综合征;7q11.23微缺失综合征;15q11~q13微缺失综合征等。
  目前国产的已用于临床的染色体诊断的FISH探针有:21、18、13/21、13/18号和X、Y等探针。
 
(四)定量荧光多聚酶链反应染色体技术
  定量荧光多聚酶链反应染色体技术(QF-PCR)和多重连接探针扩增(MLPA)等方法它们对常见21、18、13号常染色体和性染色体X、Y的非整倍体异常检测的灵敏度和特异性已为许多大样本的研究所证实。它通过扩增短串联重复序列(short tanden repeat,STR),然后通过分析这些STR的拷贝数来判断检测样品的染色体数目是否正常。这些方法检出常见非整倍体的敏感性很高。 
1993年,Mansfield等首先将STR作为遗传标记,用QF-PCR对唐氏综合征患者进行基因诊断。STR位点是QF-PCR中检测染色体数目异常最适合的标记,其数量多、稳定,具有高度的多态性,可提供较多的信息量,而且在上下代的传递过程中遵循孟德尓共显性遗传定律。Lee等用QF-PCR扩增21号染色体上的4个STR位点,结果显示诊断的敏感性、特异性和有效率在95.4%~99.5%。但QF-PCR不能对嵌合体或易位型唐氏综合征作出正确的诊断。
  QF-PCR对常见非整倍体检出的准确性已在大量研究中被证实与FISH相似,而QF-PCR和MLPA的检测需要DNA测序仪,设备昂贵,但自动化程度高,易于操作。
  FISH和QF-PCR是两种比较成熟的检测技术,对常见非整倍体的研究准确率相似,不论FISH方法还是QF-PCR方法得出错误的诊断结果的概率都相当小。目前在西方先进国家已较广泛使用,这仅用于快速非整倍体的检测,随后仍需常规染色体G显带检测,以进一步确定染色体核型。
 
(五)快速染色体异常检测(rapid aneuploidy detection,RAD)
  RAD能在1~3 d内诊断包括唐氏综合征在内的常见染色体数目异常,显著缩短了报告时间,对常见21、18、13号常染色体和性染色体X、Y的非整体异常探测的敏感度和特异度已为许多大规模的研究证实。但是RAD无法对所有染色体进行探测。对于核型分析检测到的所有染色体异常,RAD只能检出70%~85%。但是在诊断常见的染色体异常方面,他们可与传统的核型分析技术相媲美,且方法简单,容易操作。
 
(六)染色体异常的产前超声诊断
  随着超声技术的提高,能发现染色体异常的结构畸形。很多胎儿结构畸形都伴有染色体异常。目前发现不少的胎儿结构异常伴有染色体微缺失;21、18、13号染色体三体等异常有早期超声改变。因此,超声检测可以作为胎儿染色体异常的软指标,在筛查胎儿染色体异常中起到一定的作用,常用的胎儿染色体畸形产前超声有以下的指标。
  NT:在孕11~14周NT增厚与很多染色体异常有关。通常标准为≥2.5~3.0 mm。美国FMF报道:NT对21三体综合征胎儿检出率为82%,其他染色体异常的检出率为78%。目前在西方国家NT已作为常规超声检查。
  2. 胎儿鼻骨:在孕11~14周胎儿鼻骨缺失与21三体综合征及其他染色体异常有很高的相关性。在21三体胎儿中鼻骨缺失比率可达60%~70%。而在染色体正常儿中,鼻骨缺失只有1.4%。
  3. 单脐动脉:18三体综合征中,75%有单脐动脉,在有单脐动脉的胎儿中,18三体的风险增加7倍。
  4. 心搏过速:在13三体中约有70%心搏过速。在特纳综合征中约有50%的个案有心搏过速。
  5. 孕中期常见染色体异常的相关超声改变:脑室扩大、全前脑、脉络膜囊肿、Dandy-Walker复合体(小脑蚓部发育不全及后窝脑增大等一系列小脑蚓部病变)、颜面裂、下颌过小、颈水肿、水囊瘤、膈疝、心脏畸形、脐膨出、十二指肠闭锁、食管闭锁、肠回声增强、肾脏畸形、肢体短小、手指内弯、手指交选、多指、并指、马蹄足内翻、胎儿生长迟缓等。不管单独存在或合并其他畸形,其染色体异常在15%~40%。
  6. 轻微畸形或软性标记:轻微胎儿畸形或软性标记很常见,如肾盂扩张,心室灶状强回声等在10%~15%的染色体正常胎儿中可见,通常不伴明显的畸形,除非合并有其他畸形,或在有染色体异常疾病中合并存在。有学者提出以流行病学为基础的逻辑,根据似然比推算出风险率。软性标记与染色体异常的相关性有待进一步探讨。
 
 
 
(七)NGS染色体异常检测
      新一代高通量测序检测(NGS)在早期自然流产绒毛染色体拷贝数变异的研究,随着临床对高通量测序技术接受程度越来越高,NGS的应用也不仅局限于NIPT,在高精度染色体异常检测方面的应用也越来越受到专家的关注。
      NGS拥有很高的检验成功率、检出率和分辨率。基于NGS技术开发的染色体异常检测,全面覆盖23 对染色体非整倍性异常以及0.1Mb以上的染色体缺失或重复突变,同时可以检测低至5%的嵌合体。适用于流产组织、外周血、羊水、脐带血等多种样本,不仅适用于染色体异常的产前诊断,还可以排查不孕不育和流产的原因。

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