高分辨染色体数据分析在完善孕前优生检查中的作用

席 微，刘恒涛，2，窦肇华，3* (.北京家恩德运医院，北京 009；2.北京仁基源医学研究院，北京 0；3.吉林医药学院,吉林 吉林 3203)

近年来，我国不孕不育人群逐年扩大，成为人口出生率下降不容忽视的因素之一。1995年我国不孕不育率仅3%左右，随后二十年快速上升，2007年已达11.9%，2010年更达15.5%[1]。不孕不育的原因十分复杂，其中卵子和精子的形成过程异常以及胚胎发育异常，很大一部分原因来自遗传因素。国内有不少研究文献讨论了染色体异常和不孕不育之间的相关性，但调查对象人数多以千计，数据基数较小，结论的可靠度受到影响。本研究采纳北京某医学研究院的大数据，分析全国22 740名育龄人员中，异常染色体携带者的精确数量与各类常见染色体异常在不同年龄段、不同性别人群中的详细分布状况，并作简单解析，提出几点建议，供决策部门参考。

1 资料与方法

自2015年1月到2020年12月，对来自全国各地的22 740例20-45岁育龄受检者，在知情同意的原则下采集其外周血，进行550-850条带(图1)水平的高分辨率染色体核型检查分析[2]。图1中红色850G模式图是ISCN标准图与核型分析中的第12号染色体各条带对应，示该核型的显带标准达到850条带。

用肝素锂抗凝管无菌操作抽取受检者外周静脉血3 mL，取适量外周血样本接种到专用HD培养基内，5%二氧化碳，37 ℃培养72 h。在收获细胞前用0.2 g/L秋水仙素处理20 min；离心去上清液，低渗处理15 min；固定(乙酸∶甲醇=1∶3)，离心去上清液，加新鲜固定液制成细胞悬液。将细胞悬液滴在洁净湿冷的玻片上，风干后移入90 ℃烤箱烘烤2 h。经过胰酶消化、吉姆萨染色，加盖玻片晾干。分析所用系列试剂，均为医学研究院自制。将制备好的玻片用Leica全自动玻片扫描系统GSL-120扫描拍摄，获得分散的细胞分裂中期染色体图像。用CytoVision软件辅助分析中期细胞染色体核型，归纳结果。

图 1 高分辨染色体，G显带850条带

2 结 果

22 740例受检者中，938例查见染色体异常，占4.12%。其中染色体结构异常381例，占1.68%；染色体数目异常557例，占2.45%；相互易位192例，占0.84%；罗氏易位59例，占0.26%；染色体倒位63例，占0.28%；双着丝粒染色体、环状染色体、标记染色体等其他结构异常67例，占总数的0.29%(图2和图3)。图2A中1号、5号与6号染色体红色箭头示异常染色体及其断点与重新连接点。红色550G模式图是ISCN标准图与核型分析中的第7号染色体各条带对应，示该核型的显带标准达到550条带。图2B是图2A中的异常染色体结构模式图；蓝色示1号染色体，紫色示5号染色体，绿色示6号染色体；左侧是正常染色体模式图，右侧是异常染色体模式图；5号染色体长臂末端的灰色长条示其获得不明染色体片段。其中本次检查的某患者，在北京某三甲医院做了400条带的染色体核型分析(图3A)，未查见异常；而在本医学研究院的550条带的染色体检查(图3B)中，确认了该患者2号染色体与5号染色体之间存在微小片段的平衡易位。

各类染色体异常在不同年龄段及男女性别中的分布与占比，详见表1和表2。其中占比统计数值为异常人数/分类人群总数的比值，染色体结构异常划分为相互易位、罗氏易位、倒位与其他异常等四大类，染色体数目异常未分类。

图 2 复杂相互易位的染色体核型(A)及模式图(B)

图 3 反复流产患者400条带以下(A)及550条带(B)的染色体核型分析

3 讨 论

不孕不育是指男女双方在不采取避孕措施，在正常频次的性生活背景下，连续12个月内未孕[3]。不孕不育的概念不单是无法受孕，也涵盖了胎停育、反复自发流产、死胎等情形。本研究所述的不孕不育，延用后者这种更广义的概念。反复自发流产占据了不孕不育中的很大一部分。欧洲人类生殖与胚胎学会年会ESHRE的大型研究指出[4]，临床上反复自发流产中，50%以上有染色体异常(数量异常、结构异常等)。这种胚胎染色体异常，与夫妻染色体无关。

另一部分不孕不育问题由夫妻俩一方或双方染色体结构异常引起。平衡易位、罗氏易位、染色体倒位等染色体结构异常的携带者，其遗传物质总量平衡，基因总数不变，自身健康，无临床症状，但形成的生殖细胞中，较大概率继承衍生异常染色体，导致精子或卵子内遗传物质不平衡，受精后使胚胎基因数目异常，在不同发育阶段导致胎停育、流产或出生缺陷。一对夫妇可能单方携带染色体异常，也有可能同时携带。黄伏莲[5]等研究指出，不孕不育夫妇中，女方因素占38.21%，男方因素占23.49%，双方共同因素占38.30%。这些数据强调说明了男女双方需要同时检查，不单单是女性的问题。

本次调查发现，平衡易位等平衡性染色体结构异常携带者达到总人群的1.68%，比文献记载的参考值0.2%～0.4%高的多[6]。本次调查对象都是做的550条带水平以上的高分辨率染色体核型分析，更容易检出微小片段的染色体结构异常。在不漏诊、误诊的前提下，查清染色体异常的状况，这类携带者人群其实完全可以通过针对性的技术手段实现优生优育。如果漏诊，携带者很可能因为反复流产、反复试管婴儿失败等，面临精神压力与经济压力的双重打击。

本次调查对象限定在20-45岁育龄人群，来自全国各地，有较好的普遍性与代表性。一些常见的染色体异常遗传病患者，比如猫叫综合征、天使综合征等，较难存活到20岁，在本次调查中未有查见。本研究重在反映临床上无明显异常的普通育龄人群，携带染色体异常的数据状况，并非全人口、全年龄段的一个统计。

本研究发现，染色体数目异常的病例高达2.45%，绝大部分都是性染色体相关的纯合或嵌合型数目异常。本次调查发现，45,X细胞系、47,XXX细胞系与正常女性46,XX细胞系低比例嵌合的情况，在育龄妇女中较为普遍；20岁年龄段的女性携带性染色体数目异常的比例只有1.67%，30岁年龄段则跃升到3.27%，40岁以上则为8.32%。意味着随着女性年龄增加，X染色体在细胞分裂复制过程中，不稳定性显著提升。医学上把35岁以上的育龄妇女归为高龄产妇，本数据从另一个侧面印证了这样的划分。

表 1 男性各年龄段育龄人群中的染色体异常分布[n(%)]

表 2 女性各年龄段育龄人群中的染色体异常分布[n(%)]

我国育龄人群基数庞大，若能大比例消除染色体异常带来的不孕不育或出生缺陷，对全国范围的优生优育，会有很强的助力；即使稍微降低由于染色体异常造成的不利因素，也能解决众多家庭的生育困难，降低全社会的生育成本。我国每年新出生人口中有5.6%是缺陷儿[7]，优生优育是我国一项特别重要的公共服务。2016年我国印发和实施《“健康中国2030”规划纲要》，倡导优生优育，提出构建覆盖城乡居民各阶段出生缺陷防治体系；2021年5月我国又在《中共中央国务院关于优化生育政策促进人口长期均衡发展的决定》中对健全出生缺陷防治网络提出三级预防措施，坚持不懈的优化生育领域的方法和政策。在“重预防”的理念下，推进孕前优生健康检查被列入措施之一。2010年起，我国开展的国家免费孕前优生健康检查项目中，包含男女双方的生殖系统、血尿常规、肝肾功能及艾滋梅毒的检查，女性还有血清葡萄糖、甲状腺功能、巨细胞、弓形虫、妇科分泌物及超声常规检查。现有的检查项目可以有效预防胎儿后期不良发育问题，却无法预防异常遗传物质携带引发的不良生育结果，或某些先天性出生缺陷。因此，切实有效的做好、健全出生缺陷防治网络的一级预防措施，可减少二、三级预防措施成本和不良妊娠结局，对特定人群采取针对性的预防措施，以减少医疗成本浪费和家庭生育成本。这样的背景下，孕前染色体检查方案显得尤为重要。

结合本次调查数据与社会现实，提出以下建议：第一，育龄夫妇备孕前需同时检查染色体；第二，染色体检查的质量应整体提升，生殖领域孕前外周血染色体检查应达到550条带的国际通行水平，以最大限度减少误诊、漏诊；第三，对育龄人群大力科普孕前染色体检查的意义，最好能把孕前染色体检查列入优生孕前健康检查项目，以降低染色体问题引起的不孕不育人群数量；第四，对于有过反复自发流产、胎停育等不良孕产史的夫妇，应把550-850条带水平的高分辨率、超高分辨率染色体核型分析检查列入必查项目，利于检出微小片段染色体异常，针对性解决问题。