產前診斷額外小標記染色體的細胞遺傳學回顧性分析

胡晶晶 李星 蔡嬋慧 李顯箏

(廣東省婦幼保健院 醫學遺傳中心，廣東 廣州 511442)

額外小標記染色體(small supernumerary marker chromosomes，sSMC)，簡稱標記染色體(marker chromosomes)，被認為是一種異常的染色體重排，其片段大小通常小于或等于同一分裂相中的20號染色體[1]。理論上，sSMC可來源于任何一條染色體，但其結構卻復雜多樣，可能是某一條染色體著絲粒上下的區域，也可能是包括倒位、倒位重復、環狀或其他復雜結構衍生的小染色體片段，其在個體中的存在形式可以是純合型，也可以是嵌合型。目前在人群中已發現sSMC跟多種疾病有關[2]，包括不育、腫瘤、智力低下等，其攜帶者的臨床表型和輕重程度與sSMC所攜帶的基因劑量密切相關，如果sSMC含有常染色質，那么其攜帶者一般會有異常的臨床表型；如果sSMC不含有常染色質而只是由異染色質組成，那么其攜帶者一般臨床表型正常。有報道顯示，sSMC攜帶者中約有2/3臨床表型正常[3]。在國外有sSMC各類人群的相關數據報道，但是國內并未見各類人群中sSMC檢出率的相關報道，特別是產前診斷胎兒中sSMC檢出率的相關數據報道。由于產前診斷的特殊性，胎兒臨床表型通過現有的技術不一定能夠完全表現出來，因此，如果在產前診斷中發現胎兒攜帶sSMC，對判斷胎兒的預后和臨床表型的輕重以及遺傳咨詢將會帶來非常大的挑戰。本文通過回顧性總結分析廣東省婦幼保健院醫學遺傳中心近5年3萬多例產前診斷病例中發現的攜帶額外小標記染色體胎兒的細胞遺傳學檢測結果，以期總結這類胎兒的一般臨床特征，為臨床提供基礎的循證醫學依據。

1 資料與方法

1.1 基本資料 選擇2015年1月至2019年12月在本院醫學遺傳中心產前診斷門診進行介入性產前診斷的胎兒32 422例。按孕婦不同孕周選擇不同的穿刺手術, 孕11～14周行經腹絨毛吸取術，孕16～25周行經腹羊膜腔穿刺術和孕25～31周行經腹臍靜脈穿刺術，在對孕婦和家屬進行充分告知并簽署知情同意書后孕婦及家屬自愿選擇將獲得的絨毛、羊水和臍血樣本進行細胞遺傳學核型分析檢測。其中進行絨毛吸取術的孕婦2020例，年齡15～49歲，平均年齡31歲；行經腹羊膜腔穿刺術的孕婦24 511例，年齡14～52歲，平均年齡32歲；行臍靜脈穿刺術的孕婦5891例，年齡15～50歲，平均年齡29歲。按不同因素分組如下：①按不同樣品類型分為絨毛組、羊水組和臍血組；②按孕婦年齡分組：≥35歲孕婦(10 973例)為高齡孕婦組，<35歲孕婦(21 449例)為適齡孕婦組。

1.2 方法 將B超引導下穿刺獲得的絨毛(20～30mg)、羊水(20ml)和臍血(1ml)用于體外培養，其中絨毛和羊水用至少2個培養瓶進行原位培養，臍血直接接種入3瓶培養基懸浮培養。經收獲、吉姆薩染色制片。在顯微鏡下，絨毛和羊水計數15～20個克隆，每個克隆分析1～2個核型，如有嵌合則增加計數完所有克隆；臍血計數20個核型，至少分析5個核型,如有嵌合則增加計數至100個核型。結果依據人類細胞基因組學國際命名體系(ISCN 2013)[4]對染色體核型進行命名。絨毛和羊水的G顯帶分辨率為420～450條帶，臍血G顯帶分辨率為500條帶。

2 結果

在32 422例樣本中共檢測出49例標記染色體攜帶胎兒，檢出率1.51‰，其中純合15例，約占總數的30.61%(15/49)，嵌合34例，約占總數的69.39%(34/49)；在2020例絨毛組中檢測出4例標記染色體攜帶胎兒，檢出率1.98‰，其中純合2例，嵌合2例；在5891例臍血組中檢測出11例標記染色體攜帶胎兒，檢出率1.87‰，其中純合4例，嵌合7例；在24 511例羊水組中檢測出34例標記染色體攜帶胎兒，檢出率1.39‰，其中純合9例，嵌合25例。具體結果見表1～3。

在21 449例適齡孕婦組中共檢測出25例標記染色體攜帶胎兒，檢出率1.21‰，其中純合9例，約占總數的36.00%(9/25)，嵌合16例，約占總數的64.00%(16/25)；在10 973例高齡孕婦組中共檢測出24例標記染色體攜帶胎兒，檢出率2.19‰，其中純合6例，約占總數的25.00%(6/24)，嵌合18例，約占總數的75.00%(18/24)；在檢出的49例sSMC攜帶胎兒中，高齡孕婦有24例，占比48.9%(24/49)。sSMC在適齡組和高領組中檢出率的比較結果見表3。

表3 sSMC在適齡組和高領組中檢出率的比較

3 討論

sSMC于1961年首次由Ilberry報道[5]，據國外報道，sSMC在新生兒中的檢出率約為0.44‰[2,6]，在產前診斷胎兒中的發生率為0.75‰，其中超聲異常胎兒的sSMCs發生率增高到2.04‰，國外也有學者估計全球80億人口中約330萬左右的sSMC攜帶者[7-9]。國內sSMC在不同人群中檢出率的報道較少，而且，在產前診斷中如此規模的胎兒人群報道幾乎沒有。大多數是對產前診斷胎兒sSMC檢出的個案或病例報道。本文通過回顧性分析3種產前診斷樣本共計32 422例胎兒染色體G顯帶核型分析結果，共檢測出49例sSMC攜帶胎兒，檢出率是1.54‰，跟國外報道結果基本一致。在不同產前診斷樣本類型中，絨毛樣本的檢出率最高，達到1.94‰，其次是臍血樣本，羊水樣本的檢出率最低，只有1.43‰。

sSMC的形成機制非常復雜，根據sSMC的染色體來源和形態不同，其形成機制也不盡相同，目前并未完全清楚。當前報道的sSMC形成機制主要有以下3種：①U型交換：主要發生在來源于近端著絲粒染色體形成sSMC的過程中。U型交換在減數分裂過程中可發生在同一染色體內也可以發生在不同染色體之間[10]。②三體自救失敗：當胎兒三體自救時，如果清除多余的染色體過程發生中斷，便會形成新的sSMC[11]。③形成環狀標記染色體：該形成機制還未完全闡明，推測有2種機制：(a)一條性染色體在短臂和長臂各斷裂一次，有著絲粒的片段在斷端發生融合形成環狀標記染色體，(b)一個染色體斷裂發生在著絲粒α衛星陣列內，第二個斷裂發生在染色體的p或q臂中。這一機制產生了2個有功能的著絲粒和2條新的衍生染色體。這2條新的染色體其中一條即形成環狀標記染色體，另一條為缺少新生環狀染色體基因組片段的缺失型染色體，因此，該細胞系的基因組是平衡的。

一般認為孕婦年齡≥35歲，即為高齡孕婦。孕婦高齡也是胎兒發生遺傳性變異的高危因素。同樣的，孕婦高齡也是sSMC形成的高危因素。綜合國外報道來看，高齡孕婦和適齡孕婦相比較，高齡孕婦檢出sSMC攜帶胎兒的檢出率是適齡孕婦的2～3倍。國內未見相關數據的報道。本研究中發現，高齡孕婦檢出sSMC攜帶胎兒的檢出率是2.19‰，適齡孕婦檢出sSMC攜帶胎兒的檢出率是1.17‰，高齡孕婦檢出sSMC攜帶胎兒的檢出率是適齡孕婦的1.87倍，接近2∶1，跟國外的數據基本一致。說明孕婦高齡可能跟胎兒形成標記染色體有關。

本研究中，核型分析結果發現15例sSMC攜帶胎兒是純合型，約占sSMC攜帶胎兒總數的30.61%(15/49)，34例sSMC攜帶胎兒是嵌合型，約占sSMC攜帶胎兒總數的69.39%(34/49)。說明在產前診斷病例中，約1/3的sSMC攜帶胎兒是純合型，約2/3的sSMC攜帶胎兒是嵌合型，即純合型sSMC攜帶胎兒和嵌合型sSMC攜帶胎兒的比例約1：2。這跟國外報道的約有50%～70%的sSMC攜帶胎兒是嵌合型的一致[11]。但是需要注意的是，sSMC在單一組織來源的嵌合比例跟其引起的臨床表型并不一定有相關性，據報道，Liehr T[9]總結認為胎兒的不同組織部位，sSMC的嵌合比例可能不同，sSMC的嵌合比例可以從羊水細胞的13%到胎兒心肌細胞的62%。因此，在產前診斷中，胎兒sSMC的嵌合比例并不能完全反映胎兒臨床表型的嚴重程度。

現階段能夠應用于檢測標記染色體的方法有很多，包括傳統的G顯帶核型分析、CMA、熒光原位雜交技術(fluorescence in situ hybridization，FISH)、多重連接依賴式探針擴增(multiplex ligation depent probe amplication，MLPA)技術、高通量全基因組測序技術、光譜核型分析技術等。目前，染色體病產前診斷的金標準仍然是傳統細胞遺傳學分析-核型分析，由于sSMC是在正常染色體核型基礎上多出來的額外衍生染色體，通過核型分析能很好的檢測出sSMC，但是并不能完全鑒別出sSMC的來源和致病性。

sSMC的結構復雜多變，sSMC攜帶者的臨床表型也可能表現不一、輕重不一。在人群中約有2/3的個體無臨床表型，但也有表型較重的個體，如精神運動發育異常、多器官結構畸形和功能異常等。由于產前診斷的特殊性，再加上sSMC攜帶者至少有一半是嵌合體，這些都增加了sSMC攜帶者產前遺傳咨詢的難度，如何準確的進行產前遺傳咨詢，如何合理的建議胎兒的去留，對于臨床遺傳咨詢者來說，這些都需要慎重考慮的。Liehr等[9]認為，sSMC攜帶者的臨床表型主要跟sSMC攜帶的基因劑量效應和印記介導的表觀遺傳影響，因此，對sSMC攜帶胎兒除進行傳統的核型分析，還必須進行分子和分子細胞學檢測，如染色體微陣列檢測和高通量測序，以便能更準確地判斷胎兒的臨床表型和去留。

綜上所述，本地區產前診斷胎兒sSMC的檢出率約為1.51‰，sSMC攜帶胎兒至少有一半是嵌合體，孕婦高齡是sSMC攜帶胎兒形成的高危因素。對于sSMC攜帶胎兒，需要細胞、分子多種方法共同檢測，才能準確的判斷胎兒的臨床表型和去留。