單核苷酸多態(tài)性微陣列技術(shù)在顱腦異常胎兒產(chǎn)前診斷中的應(yīng)用

李茂宇 張甦 沈?qū)W萍 薛建英

單核苷酸多態(tài)性微陣列技術(shù)在顱腦異常胎兒產(chǎn)前診斷中的應(yīng)用

李茂宇 張甦 沈?qū)W萍 薛建英

目的 探討單核苷酸多態(tài)性微陣列（SNP-array）技術(shù)在顱腦異常胎兒產(chǎn)前診斷中的價值。 方法 采用 G 顯帶核型分析 6 例胎兒染色體核型，應(yīng)用 SNP-array 技術(shù)檢測 6 例胎兒全基因組拷貝數(shù)變異（CNVs），分析芯片檢出的所有 CNVs。 結(jié)果G 顯帶核型分析提示 3 例胎兒核型異常。SNP-array 技術(shù)檢測出 4 例胎兒存在基因片段異常，包括 Xp22.33p22.2 區(qū)域、7q35q36.3區(qū) 域 的 微缺失 和 18p11.32q23、Yq11.221q11.23、9p24.3p21.1 片 段 的 增加。 結(jié)論 胎兒的顱腦異常可 能與 基因 CNVs 相 關(guān)。SNP-array 可精確定位胎兒基因異常，為產(chǎn)前遺傳學(xué)診斷提供依據(jù)。

單核苷酸多態(tài)性微陣列 顱腦異常 拷貝數(shù)變異

【 Abstract 】 Objective To apply single nucleotide polymorphism array(SNP-array)in prenatal genetic screening for craniocerebral abnormality. Methods Karyotyping was performed by conventional G banding analysis in 6 fetuses,and genome-wide copy number variations(CNVs)were detected by SNP-array in these fetuses.Results The abnormal karyotypes were detected by G banding analysis in 3 fetuses.And abnormal gene fragments were identified by SNP-array in 4 fetuses, including the microdeletion in Xp22.33p22.2,7q35q36.3 and increased fragments in 18p11.32q23,Yq11.221q11.23, 9p24.3p21.1. Conclusion The craniocerebral abnormality of fetuses is associated with CNVs,which can be detected by SNP-array,indicating that SNP-array may be used for prenatal genetic diagnosis.

【 Key words 】 SNP-array Craniocerebral abnormality Copy number variations

單核苷酸多態(tài)性微陣列 （single nucleotide polymorphism array，SNP-array） 技術(shù)是一種較新的染色體檢測技術(shù)，具有較高的分辨率，可以檢出染色體微缺失、微重復(fù)和隱匿性易位[1]，近年來在產(chǎn)前診斷和生殖領(lǐng)域發(fā)揮了較大作用。一些孕婦經(jīng)超聲檢查發(fā)現(xiàn)胎兒顱腦異常，這些異常源于遺傳學(xué)因素還是其他因素值得探究。筆者對一些通過超聲檢查發(fā)現(xiàn)顱腦異常的胎兒進(jìn)行羊水G顯帶核型分析和 SNP-array 技術(shù)檢測，發(fā)現(xiàn)了一些常規(guī)檢測手段不能檢出的胎兒基因變異，現(xiàn)報道如下。

1 資料和方法

1.1 臨床資料 2015 年 12 月 1 日至 2016 年 10 月 31日本院產(chǎn)前診斷中心通過超聲檢查發(fā)現(xiàn)可能存在胎兒顱腦異常，同時孕婦和家屬愿意接受羊水 G顯帶核型分析和 SNP-array 技術(shù)檢測的孕婦 6 例。孕婦平均年齡 29.6 歲，平均診斷孕周 23.7 周；超聲檢查結(jié)果見表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)和孕婦及家屬知情同意。

1.2 方法

1.2.1 G 顯帶核型分析 按照臨床常規(guī)方法行羊水細(xì)胞培養(yǎng)、中期染色體分裂相制備及G顯帶核型分析。染色體選擇 550 條帶以上的核型，依據(jù)《人類細(xì)胞遺傳學(xué)國際命名體制 2013 版》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。

1.2.2 SNP-array 技術(shù)檢測 采用德國 Qiagen 公司生產(chǎn)的 QIAamp DNA Mini Kit試劑盒提取羊水細(xì)胞的基因組 DNA，使用 TE 溶液洗脫 DNA。取 250ng DNA 進(jìn)行全基因組拷貝數(shù)變異（copy number variations，CNVs）檢測，采用美國 Affymetrix 公司提供的 CytoScanR750K芯片，包含 200 000 個 SNP 探針和 550 000 個 CNV 探針，采用 Chromosome Analysis Suite（ChAs）軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果的分析。

表1 6例胎兒顱腦異常患者的一般情況及超聲檢查結(jié)果

2 結(jié)果

2.1 G 顯帶核型分析結(jié)果 例 1 羊水染色體核型 46，X，i（X）（q10）（圖 1a），例 2 為 47，XY，+18（圖 1b），例 4為 46，XX，7q+（圖 1c），例 3、例 5 和例 6 核型正常，分別為 46，XY、46，XX 和 46，XY。

2.2 SNP-array 技術(shù)檢測結(jié)果 見表 2。

3 討論

本研究6例顱腦異常胎兒中前3例表現(xiàn)為小腦蚓部發(fā)育不良。例 1 的染色體核型為 46，X，i（X）（q10），表示其有 1 個等臂的 X 染色體。SNP-array 技術(shù)檢測該患者存在 Xp 的微缺失和 Yq 片段的多出。在 Xp22.33p22.2區(qū)的缺失區(qū)域包含 SHOX、STS 等 59 個 OMIM 基因，涉及 Leri-Weill dyschondrostsosis（LWD）綜合征及 X 連鎖-魚鱗病，其臨床表現(xiàn)為軟骨發(fā)育不全、身材矮小、智力障礙、魚鱗癥[2-3]，一些 Turner 綜合征的患者也存在此區(qū)域基因的缺失[4]。Xp 末端缺失除出現(xiàn)上述癥狀外，還有皮質(zhì)異位、Dandy-Walker 綜合征[5]。Dandy-Walker 綜合征是一組后顱窩、小腦蚓部發(fā)育缺陷的畸形，同時具有遺傳異質(zhì)性及病因異質(zhì)性[6-7]。病因包括常染色體隱性遺傳、X 連鎖顯性疾病、多種染色體異常、環(huán)境異常等，并可伴隨多發(fā)畸形。

例 2 經(jīng) G 顯帶核型分析和 SNP-array 技術(shù)檢測均證實(shí)為 18 三體。18 三體是繼 21 三體后最為常見的染色體非整倍體，即 Edwards 綜合征[8]。Edwards 綜合征主要表現(xiàn)為生長發(fā)育遲緩、骨骼肌、皮下脂肪發(fā)育不良，枕部突出，前額窄和特殊指型，常伴有智力低下和部分顱內(nèi)異常[9]。該患者為第 18 號染色體短臂的整段重復(fù)，較為典型的 18-三體綜合征，不適合繼續(xù)妊娠。

圖1 染色體核型圖（a：例 1；b：例 2；c：例 4）

表2 6 例顱腦異常胎兒羊水 G 顯帶核型分析和 SNP-array 技術(shù)檢測結(jié)果

例 3 的核型正常，SNP-array 技術(shù)檢測存在 Yq11.23區(qū)重復(fù)，例 1 也有 Yq11.221q11.23 片段額外增加。兩者均存在多余的 Yq11.23 片段。此片段內(nèi)含 DAZ3、DAZ2等 5 個 OMIM 基因，目前已有報道認(rèn)為該區(qū)域的缺失與男性少精弱精相關(guān)[10-11]，而該區(qū)域的重復(fù)未見明確致病性報道。鑒于此2例患者均存在小腦蚓部發(fā)育不良，又同時發(fā)生染色體 Yq11.23 片段增加，很可能該片段的增加或重復(fù)是小腦蚓部發(fā)育不良的遺傳學(xué)因素。

例 4 經(jīng) G 顯帶核型分析為 46，XX，7q+，但 SNP-array 技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)染色體 7q35q36.3 區(qū)發(fā)生 14.9Mb 片段缺失，在染色體 9p24.3p21.1 區(qū)發(fā)生 32.8Mb 片段重復(fù) 。 7q35q36.3 片 段 內(nèi) 含 TPK1、CNTNAP2 等 59 個OMIM 基因，其缺失與前腦無裂畸形、小頭畸形、異常面容、嚴(yán)重智力障礙、癲癇、身材矮小、陰莖陰囊移位、尺骨缺如相關(guān)[12]，也有部分運(yùn)動遲緩、智力低下和顏面部異常[13]。9p24.3p21.1 片段重復(fù)與中樞神經(jīng)系統(tǒng)與骨骼系統(tǒng)發(fā)育不良、精神運(yùn)動發(fā)育遲滯相關(guān)[14-15]。患者的草莓頭、外生殖器特征不明顯均與上述 7q35q36.3 片段缺失的表型相符合。

例 5 和例 6 的 G 顯帶核型分析和 SNP-array 技術(shù)檢測均未見染色體異常。胼胝體發(fā)育不全也有部分患者存在染色體顯性或隱性異常，以及X連鎖等遺傳模式，極少部分腦積水患者存在遺傳學(xué)因素[16]。可以認(rèn)為這 2例的表型非遺傳學(xué)因素造成，可能與妊娠期病毒感染、用藥、射線、毒物接觸史或者其他未知因素有關(guān)。

從以上分析可以看到，3例存在小腦蚓部發(fā)育不良者染色體核型有 18三體，有等臂染色體，也有核型正常，但其在基因角度均發(fā)現(xiàn)染色體 CNVs。1 例草莓頭合并生殖器異常者經(jīng)過 SNP-array 技術(shù)檢測也證實(shí)了存在基因的異常。1例胼胝體發(fā)育不全和1例腦積水伴羊水過多者在染色體核型的基因芯片均未見異常。筆者認(rèn)為小腦蚓部缺失或發(fā)育不良可能與 Xp22.33p22.2 區(qū)缺失、Yq11.23 片段的增加以及 18 三體等有關(guān)。7q35q36.3片段缺失可能是草莓頭、外生殖器異常的遺傳學(xué)因素。胝體發(fā)育不全和腦積水可能與遺傳因素不相關(guān)，但仍需大樣本進(jìn)一步研究來證實(shí)。

G顯帶核型分析可以檢測整條染色體和大的片段，但其分辨率較低，無法識別較小的染色體片段。SNP-array 技術(shù)可以檢測出較為微小的染色體缺失或重復(fù)，對致病區(qū)域和致病基因精確定位，并明確受累基因片段的大小。在產(chǎn)前診斷，隨著超聲分辨率的提高和超聲醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)的累積，越來越多的胎兒異常得以在孕期及時發(fā)現(xiàn)，并且檢出的孕周逐漸提前。對于一些少見的超聲異常、多發(fā)性異常，存在家族性遺傳病史者，以及一些染色體核型的變化，孕期采取何種診療方案通常較為棘手。SNP-array 技術(shù)可在中孕期即對疑似異常的胎兒經(jīng)羊水分析胎兒的基因變化，明確胎兒是否存在遺傳學(xué)變異，指導(dǎo)和幫助醫(yī)生和孕婦的進(jìn)一步選擇。

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