无创产前基因检测筛查胎儿性染色体异常

孟繁杰，罗丽双，于月新，张宁，郝冬梅

（中国人民解放军第202医院生殖医学中心，沈阳 110003）

近几年来，如何普及更精准的产前筛查项目一直是优生优育要解决的关键问题，唐氏筛查准确性低且伴有漏诊，并不能成为可信度高的筛查手段。羊水培养虽作为诊断的金标准，但很多孕妇无法接受其有创性的采样手段。孕妇血浆中存在胎儿游离DNA这一发现改变了这个局面［1-2］。随着二代测序技术的迅速发展，无创产前基因检测技术对胎儿染色体非整倍体疾病13-三体综合征、18-三体综合征、21-三体综合征的检测具有极高的准确性［3-4］，不仅如此，近几年的研究［5］发现其对性染色体的检测也具有很高准确性。本研究通过对2014年至2016年于中国人民解放军第202医院生殖中心就诊的6 283例孕妇的血浆进行高通量二代测序，同时对高危患者进行有创性介入诊断，明确了无创产前基因检测对性染色体异常的筛查起到关键作用。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选择2014年12月至2016年12月间自愿在我院进行无创产前基因检测的6 283例孕妇，年龄16～51岁，平均年龄31.9岁，其中不愿意接受羊水穿刺的高龄孕妇 （＞35岁） 1 934例，低龄孕妇4 349例。平均孕周16.09周。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取：采血管 （EDTA抗凝） 采取5 mL孕妇外周静脉全血，4 ℃、1 600 g离心10 min。取上清血浆，4 ℃、16 000 g再次离心10 min。按照核酸提取试剂盒操作说明书进行血浆样本中游离DNA的提取。

1.2.2 文库构建：将提取的DNA进行末端修复，并用B1和B2磁珠对其进行纯化，连接接头，PCR扩增。

1.2.3 文库定量：采用qPCR的方法对构建完的文库进行DNA定量并分析数据。

1.2.4 测序模板的制备：将文库根据定量后的数据进行混合，采用One Touch2对混合后的文库进行扩增，最后用ES对模板序列进行富集操作。

1.2.5 用BioelectronSeq 4000进行上机测序：开启氮气瓶，用18 MΩ纯水进行仪器清洗；仪器初始化；设置Plan；准备上机文库；上机和测序。

1.2.6 测序数据分析：测序结束后，运用无创产前数据分析管理软件对测序数据进行分析，得到样本X染色体和Y染色体的Z值，根据每个样本的Z值判断样本的检测结果。

2 结果

2.1 无创产前基因染色体非整倍体检测的人群分布

参加无创基因检测的6 283例孕妇中，包含相当一部分染色体非整倍体的高危人群。这些高危人群包括高龄孕妇（ 分娩时年龄≥35岁） ，占36%（ 2 262/6 283） ；血清学唐氏筛查结果显示高危的孕妇，占7%（ 377/6 283） ；彩超显示胎儿异常的孕妇，占2%（125/6 283） 。除此之外，还包括一些通过体外授精手段成功受孕的孕妇，占7%（ 440/6 283） ，其他占49%（3 079/6 283） 。

2.2 无创产前基因检测性染色体非整倍体

无创产前基因检测的6 283例样本中筛查出性染色体异常14例，筛查阳性率为0.22%。这14例阳性结果中包括6例XO高危、6例XXY高危和2例XXX高危。其中，1例XO高危、1例XXY高危和1例XXX高危孕妇拒绝进一步诊断，对其余11例样本进行了核型分析。结果显示：11例患者中，5例XO高危中2例被确诊为胎儿性染色体异常 （其中1例确诊为XO/XXX嵌合体，另外1例确诊为XO） ，3例被确诊为正常核型；5例XXY高危都被确诊为XXY；1例XXX高危确诊为XXX。本研究中无创产前基因检测性染色体异常的准确率为73% （8/11） 。见表1。

2.3 无创产前基因检测开展后我院性染色体异常检出率的变化

2011年至2014年我院未开展无创产前基因检测前，平均每年通过羊水培养性染色体异常胎儿的检出率为0.8%，其中2011年为0.9% （2/229）， 2012年为1.1% （2/189）， 2013年为 0.7% （1/154）， 2014年为 0.6%（1/167）。2015年至2016年我院开展无创产前基因检测后，平均每年性染色体异常胎儿的检出率为4.3%，其中2015年为4.5% （5/112） ，2016年为4.1%（4/145） 。与2011年至2014年未开展无创产前基因检测相比，2015年至2016年我院胎儿性染色体异常检出率增加，差异有统计学意义 （χ2=11.394，P ＜ 0.05） 。

3 讨论

胎儿游离DNA在母体外周血循环中的发现，标志着胎儿无创产前基因检测领域的开端，并且使得无创产前基因检测得以发展。无创产前基因检测作为一项通过分析孕妇外周血中游离DNA染色体数量的差异、对胎儿染色体非整倍体疾病21-三体综合征 （唐氏综合症） 、18-三体综合征 （爱德华氏综合征） 、13-三体综合征 （帕陶氏综合征） 进行无创产前筛查项目，以其高灵敏性 （98.6%～100%） 和高特异性 （99.7%～100%） 而被广泛用于临床［6-10］。在我院参加无创产前基因检测的6 283例孕妇中发现，无创产前基因检测不只对这3对染色体有着很高的准确性，对胎儿性染色体异常的检测也有着很高的准确性，并且在我院近2年的应用中，对提高性染色体非整倍体异常的检出率起到了很大的作用。

性染色体非整倍体异常主要包括Turner综合征（45，XO） 、克氏综合征 （47，XXY） 、超雌综合征 （47，XXX） 、超雄综合征 （47，XYY） 。这些疾病在胎儿生长发育过程中造成不同程度的影响，包括性器官发育不全，伴有智力、神经功能障碍或其他脏器功能异常。其中，Turner综合征在胎儿中的发病率约为1/2 500，并且有研究［11］表明首胎是Turner综合征的母亲再次怀孕时，胎儿为Turner综合征的概率比一般人群高35倍，发病率为1.4%。克氏综合征在男婴中的发病率约为0.23%［12］。这些性染色体异常可能导致胎儿性分化异常，从而导致其生殖器官发育不全、智力和生长发育障碍、智力低下、心肾发育异常等症状［13］。性染色体异常很少致死（除3个月内自然流产）［14］，在B超下更是很难发现异常。羊水穿刺是诊断性染色体异常的有效手段，但由于其有创性，很少有孕妇会选择这项检查。近几年来，虽然人们优生意识有所提升，但每年在我院做诊断的总人数平均只有180人。这种低诊断率使得性染色体异常的胎儿很难被及时发现，错过最佳的身体和心理治疗时间，直到生育年龄才在不孕不育门诊发现这一问题，我院每年都有一些因为性染色体异常导致不孕不育的夫妻前来就诊。所以，对性染色体异常进行无创筛查是临床上需要的一种检测［10］。我院开展无创产前基因检测后，其不仅对胎儿染色体非整倍体疾病13-三体综合征、18-三体综合征、21-三体综合征的检测有很高的准确性和特异性，对性染色体异常检测的准确性也很高。而且，由于其无创的特点，大多孕妇可以接受这种检测手段。近2年共有6 283例孕妇在我院接受这项检测，其中36%为高龄人群，7%为人工授精受孕，这些孕妇很难接受羊水穿刺这种有创的检测手段。在检测到的14例无创产前基因检测显示性染色体异常的孕妇，仍有3例拒绝羊水穿刺诊断坚持分娩胎儿。无创产前基因检测技术虽然对于性染色体异常的检测只是一种筛查手段，但由于其高准确率的特点，可以提示孕妇在分娩之后注意观察孩子的生长发育，尽早发现、诊断和治疗患儿，在最佳阶段对患儿进行生长激素、性激素治疗和心理辅导。

表1 无创产前基因检测性染色体异常结果Tab.1 Sex chromosome abnormalities detected by non-invasive prenatal genetic testing

我院从2014年12月开始开展无创产前基因检测，在此之前，无胎儿性染色体异常的筛查方法，都是对一些高危人群通过羊水培养方法诊断出性染色体异常胎儿。2011年前，在我院做羊水穿刺的孕妇较少，并且无胎儿性染色体异常的孕妇做羊水培养。随着对优生优育的重视，自2011年后进行羊水培养的孕妇数量有所增加。在我院开展无创产前筛查这2年里，胎儿性染色体检出率明显提高，由2011年至2014年的平均0.8%升高至2015年至2016年的平均4.3%，说明无创产前筛查可以很有效的提高性染色体异常的检出率。由此可见，无创产前基因检测的开展对性染色体异常的检出起到关键作用。

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