9号染色体三体、嵌合体及单亲二体的临床特征及遗传学诊断

2022-05-16李海军刘思平许育双王德刚吴瑞枫王珊珊张俊荣

中国产前诊断杂志(电子版) 2022年1期

李海军刘思平许育双王德刚吴瑞枫王珊珊张俊荣

(1.中山博爱医院产前诊断中心，广东中山 528403；2. 南方医科大学南方医院产前诊断与遗传病诊断技术中心，广东广州 510515； 3. 南通大学附属医院产前诊断中心，江苏南通226021)

9号染色体为人类23对染色体中的一对，正常情况下来源于父母亲本各一个拷贝。其为C组中等大小的亚中着丝粒染色体，全长141 213 431bp，约占细胞总DNA的4.5%，包含2466个基因，605个为OMIM基因，已证实162个OMIM基因与疾病关联(数据来源于https:∥ghr.nlm.nih.gov/condition；https:∥www.gena.tech/)，9号染色体包含1个印记基因GLIS3，该基因的致病效应尚不明确。(数据来源于http:∥igc.otago.ac.nz)。除9号三体综合征外，与9号染色体相关的综合征有9p四体综合征、9p三体综合征、环状9号染色体综合征、9p缺失综合征(OMIM#158170)，9p24.3微缺失综合征(OMIM#154230)、9q22.3微缺失综合征。本综述就9号染色体完全三体、嵌合三体及单亲二体患者的临床表型、宫内影像学特点、相关治疗、预后和再发风险评估进行综述，以期对临床的遗传咨询、产前诊断、临床处置提供帮助。

1 9号染色体三体型及嵌合型

1.1 发生机制及频率完全型9号染色体三体(简称9-三体)是指个体所有细胞9号染色体拷贝数增加一个，嵌合型9号染色体三体(简称嵌合型9-三体)是指个体中部分细胞为9-三体，部分为正常二倍体。9-三体主要是亲本配子形成过程中减数分裂错误所致，减数分裂Ⅰ期同源染色体不分离或减数分裂Ⅱ期姐妹染色单体不分离形成的二体型配子与正常配子受精后，形成9-三体合子发育成9-三体个体[1]。嵌合型9-三体发生于合子后的有丝分裂错误和三体挽救。有丝分裂错误导致染色体不分离事件发生，单体细胞在发育过程常常丢失，三体细胞往往存活，与二倍体细胞系形成嵌合型。三体挽救是三体的部分细胞系通过丢失第三条染色体或分裂后期延来挽救非整倍体。其次，体细胞新发突变也是形成嵌合型三体的事件之一[2]。另外，部分嵌合型9-三体患者遗传于其同样为嵌合的父母一方[3]。

9-三体是一种致死性的染色体病，胚胎常在20周前发生自然流产，其占比约为2.4%[4]。9-三体婴儿在活产婴儿中极为罕见，只有0.1%的9-三体婴儿会出生且预后较差，存活时间从几分钟到9个月不等[5]。目前尚没有文献报道嵌合型9-三体的发生率[6]，然而，相对于其他染色体，9号染色体发生嵌合三体的概率更高，Hsu等[7]归纳出151例行羊水培养发现为嵌合体的病例，其中，嵌合型9-三体就有25例，占比为16.6%。

1.2 9三体患儿的临床特征绝大部分9-三体的胎儿会在孕早期死亡，但仍然有一小部分胎儿在孕期存活甚至出生。Feingold和Atkins[8]于1973年报道首例9-三体的患儿，该患儿为男性婴儿，存活了28天，表现为心脑、骨骼、肝脏等多系统异常和颜面部多发畸形。1981年Mantagos等[9]报道了2例出生后不久就死亡的9-三体新生儿，亦有相似表型，特征性的外观(小眼、球状鼻、低位耳、小颌、腭裂)、神经系统畸形(胼胝体发育不良)、心血管发育异常(持续左上腔静脉、室间隔缺损)、肾脏发育异常(肾积水)、骨骼异常(关节脱位、手指屈指挛缩)、生殖器发育不良等。2009年Kannan等[10]报道了1例存活了20天的9-三体患儿，表型为先天性的多发异常：小脸、前囟门宽、枕突出、小颌畸形、低位耳、睑裂向上、高腭弓、颈蹼、胸骨短、重叠指、髋外展受限。综上发现，9-三体患儿生存期短，有独特的颅面畸形：低位耳、小颌、球状鼻、小眼或眼睑裂、腭裂，患有严重的先天性多发畸形。

1.3 9-三体胎儿的宫内超声特征与娩出后的表型特征本文对10篇文献[11-20]报道的21例通过核型分析、荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization，FISH)确诊为9-三体的病例进行了汇总分析，归纳出了这21例病例的妊娠结局、宫内表现和娩出后的外观特征。66.7%的胎儿终止了妊娠，继续妊娠的7例胎儿出现了不良的妊娠结局(胎死宫内和出生后夭折)，生存时间最长的为4天[12]。11例胎儿收集到了产后的表型数据。

在这21例病例中，81.0%的胎儿在妊娠早期和中期得到了诊断，平均诊断孕周为22.1周。除1例12周诊断为9-三体17周胎死宫内的胎儿超声无特殊外，高达95.2%有超声的特征性表现。85.7%的有神经系统的异常：Dandy-Walker发生率最高，在28.6%的胎儿中发现该畸形，其次是小脑蚓部缺如或发育不良23.8%，其他还包括胼胝体发育不全、脑室增宽、透明隔腔消失和骶部脊髓脊膜膨出等。71.4%的胎儿在孕期被超声观察到颅面部畸形：头部形态异常(小头、多头、草莓头等)常见，出现在33.3%的胎儿中，其次是小下颌畸形28.6%，其他还包括眼部异常(小眼、眼睑裂等)、耳朵异常(低位耳、外耳耳廓畸形等)、唇腭裂、眼距过窄、额部异常等。生长受限出现在57.1%的胎儿中，2例胎儿(表格1病例3和病例4)16周时就出现生长受限[12]。61.9%的胎儿有心脏的发育异常，以左心发育不良、房室间隔缺损最为常见。其他畸形还包括骨骼系统(33.3%)：大多表现为手足关节异常和手指弯曲，泌尿系统(33.3%)：肾积水、多囊肾常见，羊水量异常(28.6%)，水肿腹水(14.3%)，和单脐动脉(14.3%)。(61.9%)的胎儿合并有超声软指标的异常。这提示我们，当超声发现胎儿宫内发育迟缓合并脑部发育异常、颅面畸形、心脏畸形、骨骼异常、泌尿生殖系异常时应考虑到9-三体的可能，应对胎儿宫内产前诊断行染色体检查。

11例确诊为9-三体胎儿的产后表型由引产后胎儿的外观检查及尸检得到，与产前超声的发现高度一致[11,13-15,16-18,20]。头颈部畸形在11个病例中均被观察到，排在畸形的首位，小下颌发生率最高达81.8%，其次是低位耳(72.8%)，球状鼻、眼部畸形、唇腭裂、头部形态异常也较为常见；排在第二位的畸形是骨骼系统(90.9%)，娩出后观察到的畸形和产前超声发现的基本一致，以手足关节异常和手指弯曲最为常见；依次是心脏发育异常(63.6%)，房室间隔缺损最为常见，与超声发现的心脏畸形吻合；再次是神经系统(45.5%)，Dandy-Walker畸形在3个尸解的胎儿中被证实；其他受影响的系统包括泌尿系统，生殖器系统。有尸体解剖的病例增加了消化系统、呼吸系统和内分泌器官畸形的发现。

1.3.1 嵌合型9-三体患者的临床特征嵌合型9-三体患儿于1973年被Haslam等[21]首次报道，患者为9岁男孩，有严重的智力低下、特殊面容、身材矮小、肌张力低下、右室室间隔缺损、动脉导管未闭以及脑部明显异常。嵌合型患者的临床表现多样，包括智力低下、生长发育迟缓、特殊面容、心脏、肺脏、肾脏和骨骼异常等[22,23]。

本文汇总分析了27篇文献[21,24-49]报道的通过遗传学技术确诊为嵌合型9-三体的31例病例，总结了嵌合型9-三体的生存期、临床特征、宫内表现和妊娠结局，详细信息请参考表格2。在31例病例中，有13例患者(表格2的病例4、7、16、19、21、24～31)的生存期较长，年龄为1.5～108月，平均为34.3月，有1例存活的患者(表格2的病例23)文献未提供年龄信息[43]，表型数据由体格检查所得[21,26,29,38,40,41,44-49]。剩下的17例，有11例孕期终止了妊娠，6例出现不良的妊娠结局，如胎死宫内或出生后不久夭折。这17例胎儿的表型数据由引产后检查或尸体解剖所得。

畸形特征上，嵌合型9-三体患者头颈部畸形发生率为100%，与完全型9-三体的相同，低位耳以77.4%的占比位居首位，小下颌畸形以61.3%位居其次，球状鼻/蒜头鼻以38.7%排在第三。其他常见的畸形特征还包括外耳畸形、腭裂、高弓腭、短睑裂(眼睑裂/小眼球)、眼睛深陷、前额异常、小头畸形等，畸形特征上与完全型相似，排序上有所区别。骨骼畸形排在系统畸形的第二位(54.8%)，关节异常包括挛缩、脱位最为常见，其次为肢端发育异常、椎骨畸形。35.5%的病例有心脏心血管发育畸形，以房室间隔缺损发生率最高。只有16.1%的病例出现神经系统的发育异常(脑积水占比为60%)，这跟9-三体病例高达85.7%的神经系统发育畸形的有实质性的区别。其他系统的畸形还包括生殖系统(32.2%)，隐睾、外阴发育不良和尿道下裂常见，泌尿系统(19.4%)包括肾积水、输尿管异常、肾发育异常等畸形，消化系统(16.1%)，呼吸系统(12.9%)和掌纹异常(9.7%)。低体重，生长缓慢和身材矮小、精神运动迟缓和深度学习障碍在生存期长的13例患儿中也较为常见。

1.3.2 嵌合型9-三体胎儿的宫内超声特征在汇总的31例病例中，24例收集到妊娠期超声表型数据。嵌合型9-三体的胎儿宫内超声表现跟9-三体胎儿有所区别，有超声多发畸形特别是脑部发育异常的胎儿并不常见，只在文献[27,33,34]报道的3例胎儿(表格2的病例5、11、12)中发现脑部发育异常。75.0%的胎儿生长受限，大部分是在妊娠中晚期被发现的。排在第二位的超声发现为胎儿羊水量异常，37.5%的胎儿妊娠期有羊水过多或过少。其他在中晚孕期发现的异常还包括头颈部(12.5%)、泌尿生殖系统(12.5%)、神经系统(8.3%)。骨骼系统异常和脐动脉舒张期频谱缺失各有1例。

因而，当临床发现胎儿生长受限、羊水量异常且合并其他系统异常时，应对胎儿宫内产前诊断行染色体检查。

1.3.3 嵌合比例与表型异常严重程度的关系在31例病例中，17例在宫内通过遗传学检测技术发现为嵌合型9-三体，嵌合比例5.6%～100%不等，样本来源为16例羊水、1例绒毛，12例产前为嵌合的病例通过淋巴细胞或其他组织确认为嵌合型9三体。嵌合比例与产前超声关联分析表明，嵌合比例的高低和胎儿超声表现并没有明确的相关性，尚不能够通过嵌合比例的高低去预测胎儿表型轻重和预后。Chen等[37]报道的孕16周羊水发现嵌合率为75%的胎儿(表格2病例15)超声表现为侧脑室扩张，Zadeh等[39]报道的孕15～16周羊水发现嵌合率为85%的胎儿(表格2病例17)宫内无异常的超声表现，引产后两胎儿只观察到头颈部的畸形，并未发现其他系统畸形。而Takahashi等[40]报道的孕29周羊水发现嵌合比例为10%的胎儿(表格2病例18)宫内却出现严重的非对称性宫内发育迟缓并在妊娠33周时胎死宫内，引产后除发现有头颈部的畸形外，还合并肺的发育异常。

14例出生后确诊为嵌合型9-三体的病例三体的嵌合比例为1.6%～82%，他们具有相似的临床表型，除头颈部畸形特征，均合并有其他系统的异常。Cantú等[32]报道1例出生后不久即夭折的新生儿，为1.6%的低比例嵌合(表格2病例10)，Smoleniec等[35]报道的1例高比例(82%)嵌合病例，在孕期终止了妊娠(表格2病例13)，表型上，两者均有着相似的多发畸形，提示嵌合比例与疾病的严重程度并不明确相关。

1.4 治疗和预后 9-三体患儿往往出生后在短时间内夭折，文献报道出生后的病例均有多系统的畸形，治疗也是以基础生命支持为主。目前尚没有针对嵌合型9-三体的特效治疗方法，通常只能使用药物和其他措施对症治疗，手术纠正先天缺陷：如合并先天性心脏病、脑积水、颅面骨骼生殖系统畸形的患者，但效果却不尽人意。指导学习生存技能，改善患者生活质量。早期干预对确保受影响儿童发挥其潜力也很重要。嵌合型9-三体长期生存的报道不多，大多因各种并发症很难存活到成年，从Bruns和Campbell[22]3年6个月(2010年9月1日至2014年2月28日)完成对25例嵌合型9-三体新生儿的出生信息、医疗状况和发育状况调查的文献看，调查完成时存活时间最长的患者是24年，1例患者因疾病而夭折。多数患者在调查期间对器质性病变行了手术纠正：房间隔修补术、室间隔修补术、胃部造瘘术、腺样体切除术等。Bruns等[23]报道的14例嵌合型9-三体病例年龄为2～239月，1例在4个月时死亡，其余13例均存活。Arnold等[50]报道的23例嵌合型9-三体患儿中，5例生存时间小于1个月，12例生存时间小于12个月。

1.5 实验室检查对9号染色体三体及其嵌合体的检测，首先考虑经济适用的核型分析技术和FISH， Chen[30]认为未经培养羊水间期FISH是一种确认嵌合状态的非常有效方法。随着近年来分子遗传学技术的发展，染色体微整列技术和下一代测序技术以其检测全面、通量高等特点也在三体及嵌合三体检测方面得到了应用和发展。对区分9-三体来源，荧光PCR技术和单核苷酸多态性微整列芯片(single nucleotide polymorphism array，SNP array)是一种恰当的方法。Tang等[43]对1例产前嵌合率差别较大的胎儿出生后采用核型分析和SNP array对外周血和皮肤组织进行检测，经比对后认为SNP array是一种确诊嵌合型9-三体的适宜技术。

1.6 再发风险评估染色体非整倍体是导致不孕不育、不良妊娠结局和胎儿畸形的重要原因。人类配子染色体异常很常见，在未受精的配子中，大约有20%的卵母细胞和2%～5%的精子会有染色体的异常，有生育问题的夫妇其配子染色体的异常率可能更高。对未行移植的胚胎研究发现，有高达50%的胚胎有染色体的异常。早期自然流产胚胎约一半有染色体的异常，三体在异常中的占比约为60%，胚胎三体的发生风险会随着母亲年龄的增加而增加[51]。9-三体的再发风险与孕妇年龄、夫妻是否为低比例生殖腺嵌合相关，孕妇年龄越大，发生三体的几率就越高，父母一方为生殖腺嵌合时，其发生三体的概率也会同比增高。父母核型正常提示患者为新发，再发风险低。若父母一方为嵌合型9-三体，再发风险较高。Willatt等[52]总结了一些生育过9-三体嵌合患儿的案列，夫妻一方为9号染色体臂间倒位，再发风险可能会提高，同时指出这并不能完全确定。生育过9-三体或嵌合型9 -三体的孕妇，均应行宫内产前诊断。

1.7 作者所在单位9-三体、嵌合型9-三体的检出率作者汇总了3家单位近年来产前样本与流产组织的检测情况，统计了9-三体、嵌合型9-三体在羊水、绒毛和流产组织中的检出例数，详见表3。从中发现，9-三体在流产组织的检出率为1.31%，比文献报道的2.4%要低，在20 959例羊水样本中，只检出9-三体1例，嵌合型9-三体4例，检出率非常低。

2 9号染色体单亲二体

2.1 发生机制单亲二体(uniparental disomy，UPD)在活产婴儿的发生率约为1∶2000[53]。9号染色体单亲二体[uniparental disomy 9，UPD(9)]是指个体所有细胞中，2条9号染色体均来源于亲本的一方，按照来源的不同，分为母源性UPD和父源性UPD。UPD通常是由两次不分离事件引起的，第一次发生在减数分裂，第二次发生在有丝分裂。同一亲本的两个同源染色体不分离发生在减数分裂I期，导致单亲异二体的概率增加。减数分裂Ⅱ期的不分离是指姐妹染色单体不分离，造成单亲同二体的概率增加。因而，形成的配子可能是二体型或零体型，与正常配子受精后，合子后事件发生第二次不分离事件，有丝分裂通过三体挽救、单体挽救来挽救非整倍体。另外，分裂后期延迟也可作为引起三体挽救事件出现。罗氏易位、其它染色体易位、等臂染色体、缺失重复有关的有丝分裂错误，也是UPD事件发生的原因，其中与UPD(9)关联的为等臂9号染色体[53-55]。

2.2 临床特征根据目前的研究，9号染色与印记效应相关性较小，9号染色体只含有1个父源表达的印记基因GLIS3，该基因一般在胎盘表达，致病效应尚不明确(数据来源于http:∥igc.otago.ac.nz)。目前，有36例UPD(9)的病例被ChromosOmics数据库收录，母源23例，父源8例，来源未知5例。文献报道有表型的病例(详细信息请参考表格4)主要分成两类，一为9号染色体上隐性基因暴露导致UPD(9)患者出现相应的临床症状，在收集的20例UPD(9)病例中，10例属于这种情况(表格4的病例2～5、7、8、15、16、19、20)，涉及到的基因为RMRP、SURF-1、SARDH、IL11RA、B4GALT1、SIGMAR1、AUH和ASS1，对应的疾病为软骨毛发发育不良(OMIM#250250)、线粒体复合物Ⅳ(细胞色素c氧化酶)缺乏症(OMIM#220110)、肌氨酸血症(OMIM:#268900)、颅缝早闭和牙齿异常(OMIM#614188)、IId型先天性糖基化障碍(OMIM#607091)、青少年肌萎缩侧索硬化症16型(OMIM#614373)、3-甲基戊二酰酸尿症，Ⅰ型(OMIM#250950)和古典型瓜氨酸血症(OMIM#215700)[57-59,61,62,67,68,70]。其中，RMRP和SURF-1基因纯合突变引起相应的疾病各有2例[57,58,68]。另一类是合并染色体异常或其它类型的基因突变7例[30,60,63,64,66,69,70]，占比35.0%，其中，6例病例合并嵌合型9-三体。这提示临床发现UPD(9)病例时应密切关注患者或胎儿的表型，考虑存在隐性基因暴露或合并三体引起相应疾病的可能。孕期超声无异常发现的病例被Wilkinson等[54]报道(表格4病例10)，胎儿绒毛短期培养核型发现为嵌合型9-三体，长期培养和引产后组织FISH为正常二体，微卫星分析显示母源的UPD(9)，终止妊娠后证实为胎盘嵌合型9-三体，这也是首例产前发现的UPD(9)。只发现UPD(9)的病例结局和预后均良好，被报道为UPD(9)的很多病例均与嵌合型9-三体相关，这部分病例三体主要或完全局限于胎盘组织，胎盘为三体胎儿为二体的情况并不少见[71]。

2.3 遗传咨询与检测方法 Liehr等[72]提示至少有1/3的UPD病例合并有染色体的异常，这提示我们在发现UPD 9时，应注意是否合并有染色体的异常，特别是要排查嵌合型9-三体的情况。UPD会增加隐性遗传病的发病风险，如临床有明确的表型，应注意9号染色体上100个隐性基因暴露的可能。UPD(9)再发风险与孕妇年龄相关，孕妇年龄越大，发生UPD的几率就越高。检测UPD(9)实验室常采用的手段为细胞遗传学的染色体异质性或重排检测技术，微卫星分析、甲基化检测和SNP array技术。