单核苷酸多态微阵列技术在产前诊断中的应用

(1济南大学 山东省医学科学院医学与生命科学学院，山东 济南 250000；2临沂市妇女儿童医院，山东 临沂 276000)

产前诊断是筛检先天性缺陷胎儿的主要手段。目前，G带核型是产前诊断基因异常的主要技术，但大多数G显带技术耗时较长，分辨率仅为10 Mb，且存在约10%～40%的失败率，易受母体的影响[1]。分子细胞遗传学技术如荧光原位杂交、定量荧光聚合酶链反应克服了这些限制，但这些技术一次只能检测几个位点。染色体微阵列分析(Chromosomal microarray analysis，CMA)技术可以在全基因组范围内高分辨检测染色体的微缺失、微重复综合征[2]、单亲二倍体、杂合性缺失等。本研究对508例产前诊断的标本进行单核苷酸多态性SNP检测和G带核型分析，意在比较两种方法的差异，为SNP技术在产前诊断中的应用提供依据。

1 对象和方法

1.1研究对象 2016年5月至2018年11月共有508名孕妇在本院产前诊断中心接受产前基因芯片SNP检测和核型分析，年龄在19～45岁，孕11～28周。产前诊断的指征主要包括：产前超声检查结果异常，无创或唐筛结果异常，不良孕产史，夫妻一方染色体异常，孕妇年龄≥35岁等。所有入选的孕妇及其伴侣均接受了检测前咨询，对基因芯片SNP和常规核型检测知情并签署同意书。

1.2方法

1.2.1染色体核型分析 在508例样本中，采集羊水482例、绒毛24例、脐血2例，绒毛膜绒毛、羊水各需采集30 ml，脐带血采集2 ml。将抽取的羊水、绒毛、脐血在无菌条件下按常规操作进行培养、收获、制片和CTG-胰酶显带，染色体长度320分带水平，按照人类细胞遗传学国际命名体制(ISCN2012)标准分析计数20个分裂相，如疑为嵌合型则计数不少于50个分裂相。

1.2.2SNP检测分析 经过DNA提取、片段化、扩增、纯化、定量、标记后杂交扫描，应用Affymetrix CytoScan 750K Array检测全基因组染色体。将检测到的拷贝数增减与公共CNV数据库(DGV、OMIM、GENES、UCSC、DECIPHER等)中的拷贝数增减进行比较，结果分为明确致病CNV，意义不明确CNV和多态性。

2 结果

2.1产前诊断指征的分布 此次共收集标本508例，SNP检测检出异常110例，失败2例，阳性检出率为21.65%；染色体核型分析出异常67例，失败1例，阳性检出率为13.19%。二者比较有统计学意义(χ2=12.65，P<0.01)。两组失败者均列为正常。SNP检测出的110例中，包含47例非整倍体，27例致病性CNV，36例不明确性CNV；47例非整倍体中，包括21三体8例，13三体2例，18三体6例，45,X 4例，47,XXX 10例、47,XXY 12例、47,XYY 4例、2号三体33%嵌合1例；27例致病CNV情况详见表2-4。染色体核型检测出异常67例，其中包括46例非整倍体(2号三体嵌合1例核型检测失败)，14例不平衡易位(>10 Mb)，5例平衡易位，2例47,XN,+mar。详见表1。

表1 产前诊断指征分类、SNP检测及染色体核型分析结果(n)

注：*为21三体

2.2两种检测结果的比较 SNP检测和核型分析均可以检测出所有的非整倍体和>10Mb的不平衡易位，14例不平衡易位的检测情况见表2；染色体核型分析检出2例47,XN,+mar，SNP可追溯微小额外标记染色体的来源和性质，见表3；染色体核型分析检出5例平衡易位，SNP均未检出。在染色体核型分析正常的病例中，SNP共检测出12例明确致病CNVs，其变异片段大小范围211 kb～11.6 Mb，涉及1q21.1微缺失综合征、22q11.2微重复综合征、Prader-Willi综合征/Angelman综合征、16p13.11微缺失综合征、16p13.11微重复综合征、Netherton syndrome(瑟顿综合征)，见表4。

表2 14例不平衡易位的SNP检测和核型分析结果比较

表3 2例未知额外小标记染色体的SNP检测和核型分析结果比较

表4 12例胎儿染色体核型分析正常但SNP结果异常病例

3 讨论

染色体核型分析是产前诊断的主要依据，但存在较多的缺点。近年来，单核苷酸多态性SNP检测在此领域得到广泛应用，并显示出较大的优越性。本研究对两种方法的检测结果进行了对比，结果表明，在本组病例中，SNP阳性检出率高于染色体核型分析；SNP对不平衡易位和额外小标记染色体有优势，可以对断裂的位置给出更精准的定位，提高额外小标记染色体的诊断准确性。在染色体核型分析正常的病例中，SNP共检测出12例明确致病CNVs，所检出的CNVs变异片段大小范围在211 Kb～11.6 Mb之间，含有GJA5、TBX1、UBE3A、MYH11等致病基因，涉及1q21.1微缺失综合征、22q11.2微重复综合征、Prader-Willi[3]综合征/Angelman综合征、16p13.11微缺失综合征[4]、16p13.11微重复综合征、Netherton syndrome(瑟顿综合征)；病例3中核型检测结果为46,XN，dup(11)(q23.3q25)，SNP检测到样本不仅在11号染色体q23.3q25区域存在18.2 Mb重复，而且在22号染色体q11.1q11.21区域存在3.4 Mb重复，该两段变异片段可导致Emanuel syndrome；病例12中核型分析认为12号染色体短臂异常，无法确定其具体来源，但SNP检测到样本18号染色体q22.1q23区段存在13.9 Mb片段的重复，12号染色体12p13.33区段存1.2 Mb片段的缺失，故根据SNP结果，最终确定核型结果为46,XN，der(12)t(12;18)(p13;q22)；SNP鉴定了2例sSMC胎儿中的1例(病例15)，结果显示11号染色体11q23.3q25区段存在18.25 Mb片段的重复，故可判断胎儿sSMC来源于11q23.3q25区段，内含APOA4，APOC3，APOA1，SIK3，PAFAH1B2等128个OMIM基因。但对于平衡易位、倒位、插入、<1Kb的缺失重复、<30%的低比例嵌合、点突变等基因芯片不能检测[5]；此外，本次研究SNP共检测出36例意义不明确CNVs(vous)，检出率7.09%，文献报道，基因芯片技术在进行全基因组扫描时，会出现12%～15%的临床意义不明的vous[6]，对于vous的胎儿一般建议进行亲代验证，以确定CNV为新生还是遗传，笔者对此36例患者进行了随访，成功随访23例，其中16例出生后生长发育良好，4例选择了终止妊娠，1例出生后右手六指(其他发育正常)，2例在孕后期停止发育，其中1例在15号染色体q26.3区域存在501 kb的重复，对其父母进行验证，证实其重复来源于母亲，考虑胎儿携带的该区域的重复可能为良性，其致死的原因可能由于其他疾病引起，另1例13号染色体q21.1q22.2区段存在16.6 Mb的片段缺失，由于缺失片段较大，考虑为引起胎儿死亡的原因，该区域的缺失偏致病性，这为以后充实本地的数据库提供了依据。

综上所述，产前基因芯片SNP技术是筛查染色体缺失和重复的一种有价值的工具，特别是在核型正常报告的胎儿中。随着技术的不断提高和数据的不断积累，SNP技术将在产前诊断上发挥重要的作用。