7号染色体三体、嵌合型三体及单亲二体

2021-01-02曹培暄熊小龙李秋霞潘晶晶李淑元朱湘玉

中国产前诊断杂志(电子版) 2021年2期

曹培暄熊小龙李秋霞潘晶晶李淑元朱湘玉*

(1.南京大学医学院附属鼓楼医院妇产科，江苏南京 210008； 2.浙江博圣生物技术股份有限公司技术保障中心，浙江杭州 310000； 3.中国福利会国际和平妇幼保健院生殖遗传科，上海 200030)

7号染色体为亚中着丝粒染色体，属于C组染色体，全长159 345 973 bp (GRCh38/hg38)，内含2774个基因，187个OMIM基因。完全型7号染色体三体罕见活产儿报道，多见于早期流产绒毛或绒毛活检中。嵌合型7号染色体三体可见于限制性胎盘嵌合体或活产儿中，临床表型差异较大。此外，7号染色体具有印迹效应，不同亲本来源的缺失可造成Silver-Russell综合征(Silver-Russell syndrome, SRS)或胎儿过度生长。随着产前诊断技术的发展，更多的染色体数目变异被临床工作者所发现，染色体异常再次成为话题。本综述将对7号染色体相关的三体、嵌合型三体、单亲二体(uniparental disomy, UPD)的机制、临床表现等方面进行汇总，以期对遗传咨询提供帮助。

1 7号染色体三体及嵌合体

1.1 产生机制及发生率与大部分三体产生的机制类似，7号染色体三体的形成是由于有丝分裂中染色体不分离或有丝分裂后期迟滞造成的。对流产物中出现的染色体三体的研究认为，有丝分裂中母源性染色体不分离是最可能的原因，占57%[1,2]。

1.2 临床特征完全型7号染色体三体通常为致死性的染色体异常，活产儿完全型7号染色体三体仅见于早期报道中[3,4]。现有病例中所描述的共同表现包括眼发育异常、耳位低、短颈、肾脏发育异常、肺发育不良等，其中肾脏发育异常(肾发育不良或多囊性肾不良)可能是胎儿出现其他肾外诸多表型的主要原因之一。

完全型7号染色体三体可造成胚胎早期流产，表现为胚胎发育不良或空孕囊。笔者对405例早期自然流产样本进行染色体微阵列分析，发现了6例7号染色体三体(占1.5%)，占所有异常检出的2.7%(6/224)[5]。而在2000余例中孕期以后的样本中未发现7号染色体三体。

临床报道中更多见的是嵌合型7号染色体三体[6-10]。目前已报道了18例产后诊断的嵌合型7号染色体三体，其中9例无显著临床异常表型[7]，3例表现为肾发育不全(Potter综合征)或肾发育不良[8]，6例具有一些共同特征，如伊藤黑素病(大理石样色素沉着、眼部肌肉过度紧张、腿长且不对称、癫痫发作和智力低下)，面部不对称和短睑裂、耳异常等。有些病例可表现为头发稀疏、牙釉质发育不良、生殖器异常和肺发育不良等[9,10]。

近年来，随着孕妇外周血胎儿游离DNA(cell-free fetal DNA，cffDNA)检测的应用，使得更多的嵌合型7号染色体三体在产前被发现。cffDNA起源于凋亡的滋养细胞，胎盘可允许cffDNA进入母体循环，从而可通过母血的检测而获得胎儿的信息。cffDNA在应用于产前13、18、21-三体筛查的过程中，也会对其他染色体三体异常有提示作用。在近期的一项研究中发现，通过cffDNA检测，7号染色体异常(单条或合并其他染色体三体高风险)的阳性率为0.11%(35/31 250)[11]，进一步对这35例7号染色体三体高风险孕妇进行验证，证实多为限制性胎盘嵌合，胎儿核型通常正常[11]。

同样道理，在绒毛活检(chorionic villus sampling，CVS)中检测到的7号染色体三体，也常常局限于胎盘，而胎儿预后通常较好。有多个病例报道在绒毛活检样本中发现完全型7号染色体三体或嵌合型7号染色体三体，羊水及脐血检测均未见7号染色体三体细胞的存在，其中1例于出生后3个月随访时临床表型正常[12,13]。

1.3 治疗和预后完全型7号染色体三体通常为致死性异常，预后不良，无有效干预措施。对于嵌合型7号染色体三体，尚无关于患者预后的客观研究。一般来说，临床症状的轻重取决于嵌合的比例和嵌合的部位，嵌合发生越早，异常细胞比例越高，临床影响越大。由于嵌合部位无法精确检测，因此对个体而言，在试图根据三体细胞比例来判断胎儿预后时需谨慎。对于7号染色体三体或嵌合型7号染色体三体，目前尚无有效干预手段。

无创产前检测(non-invasive prenatal testing，NIPT)提示7号染色体三体高风险时，应通过羊水或脐血进行染色体核型鉴定，同时结合超声做出综合判断。绒毛活检、羊膜穿刺术及脐静脉穿刺获得的标本胚胎组织来源不同，在胚胎发育的过程中，染色体变异可能发生在不同胚层的分化过程中，因此会出现绒毛核型与羊水核型、脐血核型不一致的现象。在绒毛活检时发现完全或嵌合型7号染色体三体时，应建议孕妇进行羊膜穿刺术或胎儿血液取样，进一步明确胎儿的嵌合情况以及是否存在单亲二体(uniparental disomy，UPD)，并且需要对整个妊娠过程进行仔细的评估。若胎儿不存在嵌合7号染色体三体或UPD，也可能会因胎盘异常细胞嵌合导致胎盘功能受损，出现胎儿宫内发育迟缓、早产或流产。因此，即使明确为胎盘嵌合，也应进行连续超声检查，以评估胎儿发育的情况。胎儿畸形或胎儿生长受限(fetal growth restriction，FGR)的发现是胎儿受累的证据。

1.4 实验室检查 7号染色体三体的检测通常采用染色体核型分析、荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization，FISH)、荧光定量PCR(quantitative fluorescence PCR，QF-PCR)、核型BoBs(KaryoLite BACs on Beads，KL-BoBs)、染色体微阵列分析(chromosomal microarray analysis，CMA)、拷贝数测序分析(copy number variance sequencing，CNV-Seq)来明确诊断。

不同检测技术对嵌合的检测能力有一定的差异，并不是所有的嵌合都可被检出。此外，受外源的母源污染(母血细胞、蜕膜、穿刺组织碎片等)、培养过程中的生长差异及畸变都会导致嵌合体的漏诊和误诊。

染色体核型分析可用于嵌合7号染色体三体的检出，根据培养方法的不同(培养瓶法、原位法)对嵌合体的检出能力也存在差异。培养瓶法需要打散克隆，滴片的过程中分裂相破裂，可能发生核型丢失，从而导致真性嵌合的漏诊，也易产生假性的嵌合。原位法能保留克隆的完整性，还原克隆真实状态，无需滴片，能减少真性嵌合漏诊，降低假性嵌合的产生。

间期FISH分析可能是确认可疑嵌合的最合适方法。异常细胞的比例介于 10%～60%之间者提示为嵌合[14]。基于DNA的检测QF-PCR 技术一般可检测出嵌合比例在 20% 及以上的三体嵌合体[15]。产前BoBs在7q11.23区设置5个探针，核型BoBs在7号染色体短臂和长臂分别设置2个探针，两者对于7号染色体三体嵌合具有一定的提示作用。

CMA技术对于异常细胞比例≥30%的嵌合体检测结果比较可靠[16]，也有更低比例检出的报道[17,18]。

1.5 再发风险评估及咨询 7号染色体三体一般呈散发性。7号染色体三体妊娠史可能增加再次妊娠时染色体异常的风险。

2 7号染色体单亲二体

2.1 产生机制及发生率 UPD指父母一方的染色体片段被另一方的同源部分取代，或某一个体的2条同源染色体都来自同一亲本。UPD的概念由Engel[19]在1980年提出。Spence等[20]提出了UPD产生的几种可能的机制：①减数分裂突变形成的二体配子与缺体配子结合受精后形成二倍体的现象(配子互补)；②早期有丝分裂的合子中三体染色体的一条染色体丢失(三体拯救)；③缺体配子与正常配子受精形成单体合子，在卵裂过程中，单体染色体进行复制变成一对属同二体的染色体，在发生染色体不分离的情况下，这一对染色体同时进入相同的一个子代细胞(单体复制或补偿)。

母亲的减数分裂错误是母源UPD(7)形成的主要原因，约占71%[21]。目前在UPD病例数据库中，统计数据显示共有291例UPD(7)，占所有染色体已发现UPD总数的7.97%(291/3653)。在291例UPD(7)中，母源性UPD有269例，父源性UPD有12例，另有10例来源不明[22]。

2.2 临床特征母源性UPD(7)与Silver-Russell综合征(Silver Russell syndrome，SRS)有关。SRS是一种印迹性疾病，其特征是产前和出生后发育迟缓、大头畸形和三角形脸，其他表型包括咖啡色斑点、阴蒂短小和精神运动发育迟缓[23-25]。大约10%的SRS患者为母源性UPD(7)[26]。目前认为母源UPD引起FGR的原因是由于7号染色体上有控制宫内及产后生长的母源性印记基因[27]。虽然候选印迹基因尚不清楚，但有2个印迹基因已被预测为引起SRS的原因，一个为位于7p12.2的GRB10基因，该基因编码一个适配器蛋白，可抑制胰岛素受体和IGF-1的酪氨酸激酶活性；另一个可能与SRS表型相关的候选印迹基因为位于7q32的PEG1基因。在胎儿组织中表达，该基因功能尚不清楚[27]。

嵌合型母源性 UPD(7)也可引起SRS，但通常患者表型较轻微[28]。UPD偶尔也会表现为限制性胎盘嵌合，其可能机制为三体自救。此时胎儿体内全部或大部分细胞属于异二体，或形成嵌合型三体，从而使胚胎得以存活；另一方面限制性胎盘嵌合也可能引起胎盘功能不足，从而导致胎儿发育迟缓，所以在限制性胎盘嵌合UPD的情况下，很难确定FGR是胎儿UPD还是胎盘中的嵌合三体细胞引起的[29]。也有研究者在3个母源性UPD(7)患者身上没有找到7号染色体三体嵌合的证据，从而认为SRS表型与母源性UPD相关，而与无法检测到的三体细胞无关[21]。

父源性 UPD(7)的报道不多，有4例病例均表现为过度生长，但由于这4例均同时合并了其他染色体异常，因此无法确定过度生长是否与父源UPD(7)相关[30-32]。Nakamura等[33]报道了1例5岁不明原因身材高大的日本男孩，检测发现为父源性UPD(7)，并排除了其他单基因病可能，从而作者认为该患者的父源性UPD(7)可能与过度生长相关。但也有研究认为父源性UPD(7)通常不会影响生长发育[34]。因此需要更多病例和进一步的研究来证实父源性UPD(7)的病因学机制。

2.3 治疗和预后对母源性UPD(7)导致的SRS患儿，通常为对症治疗。由于患儿存在喂养困难的情况，空腹低血糖的风险增加，因此在这些儿童中，低血糖的发生率约为27%[35]。监测尿酮水平通常可以有效地预防与空腹、运动或疾病相关的低血糖。晚上最后一餐通过添加高分子量的葡萄糖聚合物(高龄婴儿和儿童)或未煮熟的玉米淀粉(特别针对高龄婴儿和儿童)可以预防夜间低血糖。由于SRS患者术前禁食会增加低血糖的风险，因此应仔细制定手术方案[36]。

在一项针对小于胎龄儿(small for gestational age，SGA)矮身材儿童使用生长激素治疗的研究中，SRS是SGA矮身材儿童接受重组人生长激素(recombinant human growth hormone，rhGH)治疗的随机临床试验中唯一有效的遗传综合征。在此类儿童及青少年中使用生长激素，预测成年身高增加 7～11 cm[37]。一份近期发表的用以指导临床医生管理SRS患者的国际共识声明建议：在足够的营养支持后，2～4岁时开始接受rhGH治疗，推荐剂量为35μg/kg/d，持续治疗至6个月后的生长速率<2 cm/年或男性患者年龄超过17 岁[38]。

母源性UPD(7)导致的SRS患儿多数存在轻度的语言功能障碍和发育迟缓、学习困难[35,39,40]。该类患者的肌阵挛性肌张力障碍可能与7q21染色体上父本表达的SGCE表达改变有关[41,42]。就诊儿科、骨科、神经科等及时关注儿童四肢及脊柱发育、评估神经发育情况，早期进行干预。而对于颌面部畸形，通过正畸手术可得到改善[43]。

2.4 实验室检查 NIPT提示7号染色体三体高风险时，或绒毛活检发现完全或嵌合型7号染色体三体时，应警惕胎儿UPD(7)的可能。对于UPD(7)的检测，可利用微卫星技术对家系样本进行单体型分析；一家三口的SNP位点(如CMA)比对也可对非嵌合型UPD进行分析；甲基化PCR(methylation-specific PCR，MS-PCR)、甲基化MLPA(methylation-specific MLPA，MS-MLPA)也可用于检测。由于甲基化模式在早期胚胎中稳定的确切时间点尚不确定，甲基化技术在绒毛活检样本中的应用尚未可行，只能用于通过羊膜腔穿刺术或脐静脉穿刺收集的胎儿细胞DNA。