单核苷酸多态性微阵列技术在颅脑异常胎儿产前诊断中的应用
2017-06-19李茂宇张甦沈学萍薛建英
李茂宇 张甦 沈学萍 薛建英
单核苷酸多态性微阵列技术在颅脑异常胎儿产前诊断中的应用
李茂宇 张甦 沈学萍 薛建英
目的 探讨单核苷酸多态性微阵列（SNP-array）技术在颅脑异常胎儿产前诊断中的价值。 方法 采用 G 显带核型分析 6 例胎儿染色体核型，应用 SNP-array 技术检测 6 例胎儿全基因组拷贝数变异（CNVs），分析芯片检出的所有 CNVs。 结果G 显带核型分析提示 3 例胎儿核型异常。SNP-array 技术检测出 4 例胎儿存在基因片段异常，包括 Xp22.33p22.2 区域、7q35q36.3区 域 的 微缺失 和 18p11.32q23、Yq11.221q11.23、9p24.3p21.1 片 段 的 增加。 结论 胎儿的颅脑异常可 能与 基因 CNVs 相 关。SNP-array 可精确定位胎儿基因异常，为产前遗传学诊断提供依据。
单核苷酸多态性微阵列 颅脑异常 拷贝数变异
【 Abstract 】 Objective To apply single nucleotide polymorphism array(SNP-array)in prenatal genetic screening for craniocerebral abnormality. Methods Karyotyping was performed by conventional G banding analysis in 6 fetuses,and genome-wide copy number variations(CNVs)were detected by SNP-array in these fetuses.Results The abnormal karyotypes were detected by G banding analysis in 3 fetuses.And abnormal gene fragments were identified by SNP-array in 4 fetuses, including the microdeletion in Xp22.33p22.2,7q35q36.3 and increased fragments in 18p11.32q23,Yq11.221q11.23, 9p24.3p21.1. Conclusion The craniocerebral abnormality of fetuses is associated with CNVs,which can be detected by SNP-array,indicating that SNP-array may be used for prenatal genetic diagnosis.
【 Key words 】 SNP-array Craniocerebral abnormality Copy number variations
单核苷酸多态性微阵列 （single nucleotide polymorphism array，SNP-array） 技术是一种较新的染色体检测技术，具有较高的分辨率，可以检出染色体微缺失、微重复和隐匿性易位[1]，近年来在产前诊断和生殖领域发挥了较大作用。一些孕妇经超声检查发现胎儿颅脑异常，这些异常源于遗传学因素还是其他因素值得探究。笔者对一些通过超声检查发现颅脑异常的胎儿进行羊水G显带核型分析和 SNP-array 技术检测，发现了一些常规检测手段不能检出的胎儿基因变异，现报道如下。
1 资料和方法
1.1 临床资料 2015 年 12 月 1 日至 2016 年 10 月 31日本院产前诊断中心通过超声检查发现可能存在胎儿颅脑异常，同时孕妇和家属愿意接受羊水 G显带核型分析和 SNP-array 技术检测的孕妇 6 例。孕妇平均年龄 29.6 岁，平均诊断孕周 23.7 周；超声检查结果见表1。本研究经医院伦理委员会批准和孕妇及家属知情同意。
1.2 方法
1.2.1 G 显带核型分析 按照临床常规方法行羊水细胞培养、中期染色体分裂相制备及G显带核型分析。染色体选择 550 条带以上的核型，依据《人类细胞遗传学国际命名体制 2013 版》标准进行分析。
1.2.2 SNP-array 技术检测 采用德国 Qiagen 公司生产的 QIAamp DNA Mini Kit试剂盒提取羊水细胞的基因组 DNA，使用 TE 溶液洗脱 DNA。取 250ng DNA 进行全基因组拷贝数变异（copy number variations，CNVs）检测，采用美国 Affymetrix 公司提供的 CytoScanR750K芯片，包含 200 000 个 SNP 探针和 550 000 个 CNV 探针，采用 Chromosome Analysis Suite（ChAs）软件进行数据结果的分析。
表1 6例胎儿颅脑异常患者的一般情况及超声检查结果
2 结果
2.1 G 显带核型分析结果 例 1 羊水染色体核型 46，X，i（X）（q10）（图 1a），例 2 为 47，XY，+18（图 1b），例 4为 46，XX，7q+（图 1c），例 3、例 5 和例 6 核型正常，分别为 46，XY、46，XX 和 46，XY。
2.2 SNP-array 技术检测结果 见表 2。
3 讨论
本研究6例颅脑异常胎儿中前3例表现为小脑蚓部发育不良。例 1 的染色体核型为 46，X，i（X）（q10），表示其有 1 个等臂的 X 染色体。SNP-array 技术检测该患者存在 Xp 的微缺失和 Yq 片段的多出。在 Xp22.33p22.2区的缺失区域包含 SHOX、STS 等 59 个 OMIM 基因，涉及 Leri-Weill dyschondrostsosis（LWD）综合征及 X 连锁-鱼鳞病，其临床表现为软骨发育不全、身材矮小、智力障碍、鱼鳞症[2-3]，一些 Turner 综合征的患者也存在此区域基因的缺失[4]。Xp 末端缺失除出现上述症状外，还有皮质异位、Dandy-Walker 综合征[5]。Dandy-Walker 综合征是一组后颅窝、小脑蚓部发育缺陷的畸形，同时具有遗传异质性及病因异质性[6-7]。病因包括常染色体隐性遗传、X 连锁显性疾病、多种染色体异常、环境异常等，并可伴随多发畸形。
例 2 经 G 显带核型分析和 SNP-array 技术检测均证实为 18 三体。18 三体是继 21 三体后最为常见的染色体非整倍体，即 Edwards 综合征[8]。Edwards 综合征主要表现为生长发育迟缓、骨骼肌、皮下脂肪发育不良，枕部突出，前额窄和特殊指型，常伴有智力低下和部分颅内异常[9]。该患者为第 18 号染色体短臂的整段重复，较为典型的 18-三体综合征，不适合继续妊娠。
图1 染色体核型图（a：例 1；b：例 2；c：例 4）
表2 6 例颅脑异常胎儿羊水 G 显带核型分析和 SNP-array 技术检测结果
例 3 的核型正常，SNP-array 技术检测存在 Yq11.23区重复，例 1 也有 Yq11.221q11.23 片段额外增加。两者均存在多余的 Yq11.23 片段。此片段内含 DAZ3、DAZ2等 5 个 OMIM 基因，目前已有报道认为该区域的缺失与男性少精弱精相关[10-11]，而该区域的重复未见明确致病性报道。鉴于此2例患者均存在小脑蚓部发育不良，又同时发生染色体 Yq11.23 片段增加，很可能该片段的增加或重复是小脑蚓部发育不良的遗传学因素。
例 4 经 G 显带核型分析为 46，XX，7q+，但 SNP-array 技术检测发现染色体 7q35q36.3 区发生 14.9Mb 片段缺失，在染色体 9p24.3p21.1 区发生 32.8Mb 片段重复 。 7q35q36.3 片 段 内 含 TPK1、CNTNAP2 等 59 个OMIM 基因，其缺失与前脑无裂畸形、小头畸形、异常面容、严重智力障碍、癫痫、身材矮小、阴茎阴囊移位、尺骨缺如相关[12]，也有部分运动迟缓、智力低下和颜面部异常[13]。9p24.3p21.1 片段重复与中枢神经系统与骨骼系统发育不良、精神运动发育迟滞相关[14-15]。患者的草莓头、外生殖器特征不明显均与上述 7q35q36.3 片段缺失的表型相符合。
例 5 和例 6 的 G 显带核型分析和 SNP-array 技术检测均未见染色体异常。胼胝体发育不全也有部分患者存在染色体显性或隐性异常，以及X连锁等遗传模式，极少部分脑积水患者存在遗传学因素[16]。可以认为这 2例的表型非遗传学因素造成，可能与妊娠期病毒感染、用药、射线、毒物接触史或者其他未知因素有关。
从以上分析可以看到，3例存在小脑蚓部发育不良者染色体核型有 18三体，有等臂染色体，也有核型正常，但其在基因角度均发现染色体 CNVs。1 例草莓头合并生殖器异常者经过 SNP-array 技术检测也证实了存在基因的异常。1例胼胝体发育不全和1例脑积水伴羊水过多者在染色体核型的基因芯片均未见异常。笔者认为小脑蚓部缺失或发育不良可能与 Xp22.33p22.2 区缺失、Yq11.23 片段的增加以及 18 三体等有关。7q35q36.3片段缺失可能是草莓头、外生殖器异常的遗传学因素。胝体发育不全和脑积水可能与遗传因素不相关，但仍需大样本进一步研究来证实。
G显带核型分析可以检测整条染色体和大的片段，但其分辨率较低，无法识别较小的染色体片段。SNP-array 技术可以检测出较为微小的染色体缺失或重复，对致病区域和致病基因精确定位，并明确受累基因片段的大小。在产前诊断，随着超声分辨率的提高和超声医生经验的累积，越来越多的胎儿异常得以在孕期及时发现，并且检出的孕周逐渐提前。对于一些少见的超声异常、多发性异常，存在家族性遗传病史者，以及一些染色体核型的变化，孕期采取何种诊疗方案通常较为棘手。SNP-array 技术可在中孕期即对疑似异常的胎儿经羊水分析胎儿的基因变化，明确胎儿是否存在遗传学变异，指导和帮助医生和孕妇的进一步选择。
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Application of single nucleotide polymorphism array in prenatal diagnosis of craniocerebral abnormality
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2017-01-10）
（本文编辑：陈丽）
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