传统染色体核型分析及CMA在产前诊断中的应用价值比较

张金花，余珍，王丽霞，李妤

(乌鲁木齐市妇幼保健院产前诊断中心，新疆 乌鲁木齐 833000)

染色体异常是导致胎儿流产、新生儿先天性畸形的常见因素之一，在孕期对孕妇行染色体检查可有效筛查染色体异常疾病，降低先天性畸形患儿的出生率[1]。染色体核型分析是临床遗传学病因诊断的“金标准”，在染色体畸变诊断方面具有重要的意义[2]。但部分研究[3]发现，染色体核型分析在识别微小缺失或重复、不平衡易位方面准确率较低。染色体微阵列分析(chromo-some microarray analysis，CMA)是一种新型的分子核型分析技术，可在全基因组范围内识别微缺失和微重复，对染色体拷贝数变异(copy numbervariations，CNVs)具有较高的诊断准确率，可为临床遗传学病因诊断提供更高的染色体异变信息。但也有学者[4]认为，CMA结果分析复杂，对平衡易位、<30%嵌合体等染色体异变检出率较低，临床无法完全替代染色体核型分析。本研究拟评估传统染色体核型分析和CMA在产前诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年1月至2020年12月于乌鲁木齐市妇幼保健院产前诊断中心453例接受传统染色体核型分析和CMA的孕妇为研究对象。纳入标准：(1)满足以下任意一项诊断指征[5]：①年龄≥35岁；②产前超声检查提示超声异常，包括胎儿发育异常、可疑畸形、羊水过多或过少等；③存在不良孕产史；④夫妻一方存在遗传病家族史；⑤产前血清学筛查高风险，包括唐筛高风险、无创筛查结果异常等；(2)孕妇均为单胎妊娠；(3)所有孕妇均知情同意，并签署知情同意书。排除标准：(1)产前检查存在致死性超声结构异常；(2)存在羊膜腔穿刺禁忌症。其中，孕妇年龄为22～42岁；孕周为15～34周；产前检查具有单项诊断指征异常325例，两项及以上诊断指征异常128例。研究经医院伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 染色体核型分析 (1)羊水细胞培养：B超探头引导下，经腹行羊膜腔穿刺术，常规抽取羊水30 mL；1 500 rpm离心10 min，20 mL离心弃上清后置于不同羊水培养基中，于不同二氧化碳细胞培养箱中培养5～7 d，培养温度为37 ℃，二氧化碳浓度为5%；收获前加入10 μL秋水仙碱，固定、制片后行常规G显带染色体核型分析。(2)染色体核型分析：参考2016年人类细胞遗传学国际命名体系(ISCN2016)进行核型分析[6]，使用全自动核型扫描仪(Leica SL120型，德国徕卡微系统有限公司)扫描100个分裂相，计数20个核型，分析5个，异常核型及嵌合体加倍计数至50个。

1.2.2 CMA (1)全基因组DNA提取：取孕妇羊水10 mL，使用DNA提取试剂盒(QIAamp®DNA Blood Mini Kit)提取基因组DNA，-20 ℃下保藏待测。(2)CMA：取5 μL全基因组DNA，NspⅠ酶消化，消化后补齐产物末端，连接共同引物；扩增样本DNA至150～2000 bp，磁珠法进行纯化；纯化后的产物经片段化酶片段化并标记；采用全基因组Affymetrix Cytoscan 750K Array芯片(美国Affymetrix公司)用于检测全基因组中有临床意义的染色体微缺失/微重复、染色体亚端粒缺失综合征等异常的CNVs和杂合性缺失(loss of heterozygosity，LOH)；实验流程按照Affymetrix公司提供的实验操作流程进行，数据经ChAS软件(美国Thermo公司)进行处理，检测结果与DECIPHER数据库、DGV数据库、Genes-NCBI数据库和OMIM数据库进行对比，根据美国医学遗传学会对基因芯片拷贝数变异结果解读指南[7]进行分析。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 孕妇染色体核型分析结果

453例孕妇羊水细胞培养及染色体核型分析均成功(100.00%)，共检出染色体变异43例(9.49%)，其中染色体数目异常29例(6.40%)、染色体结构异常8例(1.77%)、染色体多态变异6例(1.32%)。染色体数目异常包括非整倍体26例(5.74%)，嵌合体3例(0.66%)；染色体结构异常包括平衡重组2例(0.44%)，非平衡重组5例(1.10%)，标记染色体1例(0.22%)。

2.2 孕妇CMA结果

453例孕妇CMA均成功(100.00%)，共检出染色体变异51例(11.26%)，其中临床致病性CNVs 28例(6.18%)，临床意义不明CNVs 12例(2.65%)，可能临床致病性CNVs 5例(1.10%)，良性CNVs 4例(0.88%)，LOH 2例(0.44%)。

2.3 染色体核型分析与CMA结果比较

染色体核型分析与CMA的染色体变异检出率比较，差异无统计学意义(χ2=0.760，P=0.383)。染色体核型分析与CMA结果均异常的35例，检查结果相符合29例(82.86%)，不符合6例(17.14%)。染色体核型分析与CMA均可检出染色体数目异常、染色体大片段重复和缺失；染色体核型分析可检出染色体倒位和嵌合，但对CNVs检查敏感度较低；CMA可检出CNVs、LOH，但对染色体倒位和嵌合的检出位点与染色体核型分析不同。见表1。

表1 染色体核型分析与CMA染色体变异中检测结果不符合病例分析

2.4 染色体核型分析正常但CMA异常病例分析

CMA检出的51例染色体变异孕妇中，10例染色体核型分析正常。见表2。

表2 染色体核型分析正常但CMA异常病例分析

2.5 染色体核型分析结果异常但CMA正常病例分析

染色体核型分析检出的43例染色体变异孕妇中，7例CMA结果正常。见表3。

表3 染色体核型分析结果异常但CMA正常病例分析

2.6 染色体核型和CMA对不同产前检查结果孕妇的染色体变异检出率比较

453例孕妇中，产前检查具有单项诊断指征异常325例，两项及以上诊断指征异常128例，染色体核型分析和CMA的染色体变异检出率比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；CMA在两项及以上诊断指征异常孕妇中染色体变异检出率高于染色体核型分析(P<0.05)，两种检查方法对单项诊断指征异常孕妇的染色体变异检出率比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 染色体核型和CMA对不同产前检查结果孕妇的染色体变异检出率比较[n(%)]

3 讨论

CNVs广泛存在于人类基因组中1 Kb～3 Mb的染色体变异，其中包括传统染色体核型分析无法检测的微缺失及微重复，与新生儿出生缺陷密切相关[8]。染色体核型分析作为产前诊断的主要方法，对染色体易位、倒位、三倍体和嵌合体等多种染色体异常诊断准确度较高，但该技术耗时较长、分辨率较低，对于≤5 Mb的染色体变异无法做出正确判断[9]。CMA分辨率高，且无需进行细胞培养，可检出50～100 Kb染色体变异。胡婷等[10]发现与传统染色体核型分析结果相比，CMA可明显提高超声异常胎儿染色体异常的检出率。

本研究显示，453例孕妇染色体核型分析及CMA均成功检测，两种检测方法的染色体变异检出率比较，无明显差异，与李闪闪等[11]研究基本一致。针对产前检查存在诊断指征异常的孕妇行CMA和染色体核型分析有助于临床胎儿染色体异常的诊断及评估。本研究进一步比较两种检测方法的结果可知，染色体核型分析与CMA结果均异常的35例，检查结果相符合29例(82.86%)，不符合6例(17.14%)。其中，染色体核型分析与CMA均可检出染色体数目异常、染色体大片段重复和缺失；染色体核型分析可检出染色体倒位和嵌合，但对CNVs检查敏感度较低；CMA可检出CNVs、LOH，但对染色体倒位和嵌合的检出位点与染色体核型分析不同。染色体微缺失/微重复改变了正常基因组部分片段的拷贝数，CMA技术可一次性分析大量基因组序列，实现了对全基因组的均匀覆盖，可对全基因组内的微缺失/微重复区域同时进行检测，对于CNVs的诊断存在明显优势[12]。本研究中，10例染色体核型分析正常孕妇，经CMA诊断为染色体变异。除2例临床意义不明外，均具有明确的致病性。CMA可检出约3.17 Mb、753 Kb的22 q11.21缺失和Xp 22.33缺失，染色体核型分析无法检出，表明CMA在检测CNVs方面具有较高的分辨率和敏感度。史杨等[13]也发现CMA较传统的染色体核型分析能额外检出CNVs，从而提高染色体结构异常的检出率。本研究表明，7例染色体核型分析结果显示为染色体变异的孕妇，经CMA结果正常。染色体异常包括易位、倒位、嵌合等，提示与CMA相比，染色体核型分析可更好地检出染色体平衡易位和嵌合体。这可能与染色体嵌合比例较低，CMA无法检出有关[14]。本研究还发现，单项诊断指征异常孕妇与两项及以上诊断指征异常孕妇的染色体核型分析、CMA的染色体变异检出率比较，差异均有统计学意义；CMA在两项及以上诊断指征异常孕妇中染色体变异检出率明显高于染色体核型分析。这可能与产前筛查对于目标染色体异常的检出率较高有关[15]。因此，临床针对存在诊断指征异常的孕妇，应考虑及时行染色体核型分析、CMA产前诊断。

综上所述，传统染色体核型分析及CMA在孕妇染色体变异的检出方面效果相当，具有一定互补性，临床可将两种检查方法联合应用在产前诊断中，以提高染色体变异检出率，从而降低新生儿出生缺陷。