胎儿末端染色体非平衡易位遗传方式的CNV-seq联合G显带核型分析

侯雅勤,时盼来,代 鹏,陈 铎,白 莹,孔祥东

郑州大学第一附属医院遗传与产前诊断中心 郑州 450052

末端染色体非平衡易位(terminal non-balanced chromosomal translocation,TNCT)指染色体末端分别存在缺失和重复,可导致产前超声胎儿结构异常,流产和患儿发育迟滞、心脏异常、智力低下等[1]。TNCT的原因可能是父母染色体平衡易位,也可能是胎儿新发变异。染色体平衡易位携带者具有隐匿性,携带者本人多表型和智力正常,但是与核型正常的配偶婚育,增加了流产和染色体非平衡患儿出生的风险[2]。

目前关于TNCT多为单个病例的报道[3-4],缺乏遗传方式统计和溯源分析。本研究采用胎儿拷贝数变异检测(copy number variation sequencing,CNV-seq)和父母G显带核型分析技术,探究TNCT的发生率、遗传方式,并为临床遗传咨询提供依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象选择2018年6月至2021年12月在郑州大学第一附属医院遗传与产前诊断中心进行产前诊断或流产的胎儿17 248例,经CNV-seq检测,结果为两条末端染色体分别存在缺失和重复的TNCT胎儿88例,其中59例胎儿父母自愿进行G显带核型分析或原位荧光杂交技术(fluorescence in situ hybridization,FISH)检测。所有家属均签署知情同意书,本研究获得该院医学伦理委员会批准,批准号:2019-KY-418。

1.2 标本采集超声引导下经腹行羊膜腔穿刺术取绒毛或羊水,用于CNV-seq和短串联重复序列(short tandem repeat,STR)位点检测,留存3 mL羊水离心后冻存备份。取流产胎儿绒毛或皮肤组织,用生理盐水清洗后,进行CNV-seq和STR位点检测。

1.3 CNV-seq和STR位点检测使用DNA提取试剂盒提取羊水或绒毛DNA,并测定DNA浓度。经STR检测(基点认知技术有限公司),均无母源和外源污染,进行CNV-seq检测。使用染色体CNV-seq检测试剂盒(北京贝瑞和康生物技术有限公司)进行文库构建、文库定量与混合后,用基因测序仪(Nextseq CN 500)进行高通量测序。依据2019年美国医学遗传学与基因组学学会评分指南[5]进行CNV分析。

1.4 G显带核型分析和FISH检测G显带核型分析:取父母的肝素锂抗凝外周血,进行外周血淋巴细胞培养。参照ISCN2020对平衡易位核型进行描述,计数25个核型,分析5个核型,由具备产前诊断资质人员出具诊断报告。

FISH检测:父母外周血淋巴细胞经培养,制片,用定制FISH探针原位杂交、洗脱及封片后,在荧光显微镜下观察结果。FISH定制探针和试剂由北京贝康医学检验所提供。

2 结果

17 248例中88例(49例产前诊断和39例流产病例)检出TNCT,检出率为0.51%。其中59例(30例产前和29例流产病例)行G显带核型分析或FISH检测,结果显示32例(54.24%)为父母染色体平衡易位,27例(45.76%)为胎儿新发变异,59例的CNV-seq和遗传方式见表1、2和图1～3。

图1 R6胎儿父亲(左)和母亲(右)G显带核型分析结果

图2 R6胎儿CNV-seq结果

图3 R6胎儿父亲FISH检测结果

表1 产前诊断病例CNV-seq检测结果和遗传方式

表2 流产病例CNV-seq检测结果和遗传方式

49例产前病例中,28例胎儿超声异常,其中颈项透明层(nuchal translucency,NT)增厚11例;无创产前基因检测技术(NIPT)高风险12例,仅次于超声异常。39例流产病例中,35例为孕早期胚胎停育或无胎心,4例为孕中期胎儿超声严重结构异常,1例为NT增厚。

3 讨论

本研究17 248例中共检出88例TNCT,检出率为0.51%;对其中59例进行溯源分析,发现32例(54.24%)为父母染色体平衡易位导致,27例(45.76%)为胎儿新发变异。染色体平衡易位携带者由于相互易位的染色体在减数分裂期间形成四射体,产生大量异常配子[6],生育TNCT后代的概率较大。但是对于父母核型正常而胎儿为TNCT的家系,其发生原因可能是父母生殖腺嵌合,即外周血核型正常,生殖细胞为平衡易位核型。目前报道生殖腺嵌合的多为非整倍体异常和基因突变病例[7-9],未见平衡易位的报道。父母染色体核型正常,受精卵在后期分裂中发生易位也可能导致胚胎新发异常。本研究显示R16、R21、F27和F29等9例胎儿的TNCT是嵌合型,异常比例为30%～70%,其父母染色体核型均为正常,推测易位可能发生于形成受精卵之后。但也有胎儿嵌合TNCT是由于父母染色体平衡易位导致的报道[10]。目前未见对易位发生在受精卵形成之前还是之后的研究,因此胎儿新发非平衡易位机制尚需进一步研究。

TNCT胎儿在产前多表现为超声异常[1]。本研究中胎儿超声异常28例,以NT增厚最为常见。NT增厚提示染色体异常、胎儿心脏和其他结构畸形等风险增加[11]。CNV-seq检测不仅揭示了胎儿超声异常遗传学原因,还可以预测妊娠结局。对于CNV-seq结果正常且不伴其他结构异常的单纯NT增厚,妊娠结局大多良好[12]。而对于CNV-seq结果为致病性的胎儿,应在孕早期终止妊娠,减少异常胎儿给孕妇和家庭带来的伤害。

染色体平衡易位携带者遗传物质总量保持不变,除非断裂点存在致病基因,多无明显表型,部分伴有不良孕产史,具有较强的隐匿性[13]。G显带核型分析目前是检测平衡易位的经典技术,但其准确度依赖于核型制备技术和分析人员的专业能力,有一定的局限性。本研究R6胎儿父母的核型均未见明显异常,根据胎儿CNV-seq结果设计FISH探针,诊断为父方11号和17号染色体平衡易位。由于易位片段大小相近,条带形态类似,导致平衡易位的核型与正常核型难以分辨,这类误判在以往多有报道[14-15]。因此结合胎儿CNV-seq结果,对父母进行核型分析或FISH检测,可以减少漏检。

平衡易位家系多有不良孕产史,给孕妇身体和心理带来极大的创伤,多发异常患儿的出生给家庭和社会带来沉重的负担。本研究显示88例TNCT胎儿中,仅有6个(6.8%)家系是已知平衡易位携带者,59个(67.05%)家系选择溯源分析并明确了再次妊娠的风险。

本研究联合CNV-seq和G显带核型分析技术,统计了TNCT的发生率,有利于增强临床和产前筛查研究者对TNCT的认识和重视程度,可为临床遗传咨询提供依据。通过对TNCT胎儿父母进行溯源分析,提高了平衡易位携带者的检出率,针对这类家庭进行遗传指导,可避免不良孕产结局,对降低缺陷胎儿孕育和提高人口素质具有重要意义。