2022孤立性胼胝體發(fā)育異常胎兒的系列遺傳學(xué)診斷研究(全文)

2022孤立性胼胝體發(fā)育異常胎兒的系列遺傳學(xué)診斷研究（全文）摘要目的從細(xì)胞遺傳學(xué)、基因組及單基因水平探討染色體核型分析、染色體微陣列分析（CMA）及全外顯子測(cè)序（WES）技術(shù)在孤立性胼胝體發(fā)育異常（CCA）胎兒產(chǎn)前診斷中的應(yīng)用價(jià)值。方法選取2010年1月至2021年4月在廣州市婦女兒童醫(yī)療中心及清遠(yuǎn)市人民醫(yī)院產(chǎn)前診斷中心就診，超聲及MRI檢查診斷為孤立性CCA并行侵入性產(chǎn)前診斷的胎兒。對(duì)所有胎兒樣本行染色體核型分析和（或）CMA［或拷貝數(shù)變異測(cè)序（CNV?seq）］檢測(cè)，對(duì)染色體核型分析和（或）CMA（或CNV?seq）檢測(cè)結(jié)果未見(jiàn)異常的胎兒及其父母樣本進(jìn)一步行WES檢測(cè)。結(jié)果65例孤立性CCA胎兒中，行染色體核型分析38例，檢出異常染色體核型3例，檢出率為8%（3/38）。共計(jì)49例孤立性CCA胎兒行CMA（或CNV?seq）檢測(cè)，檢出致病性CNV6例，檢出率為12%（6/49），其中，染色體核型分析結(jié)果異常，進(jìn)一步行CMA檢測(cè)的檢出率為1/1；染色體核型結(jié)果正常，進(jìn)一步行CMA（或CNV?seq）檢測(cè)的檢出率為14%（3/21）；以CMA檢測(cè)為一線檢測(cè)技術(shù)的檢出率為7%（2/27）。共計(jì)25例染色體核型分析和（或）CMA檢測(cè)結(jié)果陰性的孤立性CCA胎兒行WES檢測(cè)，檢出致病基因9例，檢出率為36%（9/25）。染色體核型分析、CMA及WES三種檢測(cè)技術(shù)的梯度遺傳學(xué)診斷使26%（17/65）孤立性CCA胎兒得到明確的遺傳學(xué)診斷。結(jié)論對(duì)孤立性CCA胎兒進(jìn)行產(chǎn)前遺傳學(xué)診斷具有重要的臨床意義，CMA檢測(cè)的檢出率高于傳統(tǒng)的染色體核型分析技術(shù)。CMA檢測(cè)可作為孤立性CCA胎兒的一線檢測(cè)技術(shù)，染色體核型分析和（或）CMA檢測(cè)結(jié)果陰性時(shí)，WES可額外提高孤立性CCA胎兒的致病性檢出率。討論CCA最早在1812年由Reil描述［8］，男性的發(fā)病率略高于女性，在總患病人群中，男性占比為52%~56%，略高于女性［9?10］。本研究中，男女胎兒的占比分別為66%（43/65）和34%（22/65），男性胎兒占比較文獻(xiàn)報(bào)道略高。有報(bào)道顯示，CCA是妊娠24周后胎兒因中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸形引產(chǎn)的常見(jiàn)原因之一，但目前為止，胎兒CCA的病因仍不明確。隨著遺傳學(xué)檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的研究提示，胎兒CCA與染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)異常、染色體微缺失或微重復(fù)以及單基因突變等相關(guān)。另外，根據(jù)是否合并其他器官或結(jié)構(gòu)畸形，CCA胎兒的預(yù)后也存在較大差異，復(fù)雜性CCA胎兒預(yù)后差，孤立性CCA胎兒的預(yù)后目前由于缺乏大樣本量研究，爭(zhēng)議較大。因此，對(duì)孤立性CCA胎兒進(jìn)行遺傳學(xué)病因的鑒定不僅有助于產(chǎn)前咨詢，而且對(duì)評(píng)估其預(yù)后有極大的幫助。一、染色體病與孤立性胎兒CCA染色體核型分析技術(shù)于20世紀(jì)60年代開(kāi)始應(yīng)用于CCA胎兒的產(chǎn)前診斷，已報(bào)道的病例中與CCA相關(guān)的異常核型包括mos46，XY/47，XY，+r、46，XY，r（6）（p25q27）/45，XY，-6、46，XX，del（1）（p31.1p32.3）、46，XY，del（20）（q11.2q13.1）、45，X/46，XY、mos47，XY，+8/46，XY、47，XY，+21等。本研究中，共38例孤立性CCA胎兒行染色體核型分析，檢出異常核型3例（8%），與文獻(xiàn)報(bào)道的檢出率基本一致［11］。本研究中，編號(hào)GZFE02胎兒核型結(jié)果為46，XY，der（5）（t5；11）（p15.3；q23）pat，對(duì)其雙親進(jìn)行染色體核型分析發(fā)現(xiàn)，其父親在5號(hào)染色體p15.3及11號(hào)染色體q23有平衡易位，因此，該胎兒的異常核型考慮是其父親精子形成中減數(shù)分裂時(shí)發(fā)生不平衡重組導(dǎo)致。本研究中，通過(guò)染色體核型分析檢出的3例異常核型理論上均可通過(guò)CMA檢出，尤其是編號(hào)GZFE02的5號(hào)衍生染色體，僅通過(guò)染色體核型分析無(wú)法明確衍生染色體和未知來(lái)源染色體的來(lái)源及片段大小，以及片段內(nèi)所包含的在線人類(lèi)孟德?tīng)栠z傳數(shù)據(jù)庫(kù)（onlinemendelianinheritanceinman，OMIM）致病基因，需進(jìn)一步行CMA檢測(cè)。本研究結(jié)果提示，對(duì)于孤立CCA胎兒，可采用CMA檢測(cè)作為一線檢測(cè)技術(shù)。這與國(guó)際指南［12］中的推薦“當(dāng)產(chǎn)前超聲檢查提示胎兒結(jié)構(gòu)異常時(shí)，CMA技術(shù)可替代常規(guī)染色體核型分析技術(shù)作為孤立性CCA胎兒的一線檢測(cè)方法”是一致的。二、CMA檢測(cè)在CCA胎兒中的應(yīng)用價(jià)值由于CMA既能檢測(cè)出染色體非整倍體，又能檢測(cè)出微缺失或微重復(fù)，檢測(cè)樣本無(wú)需培養(yǎng)，極大地縮短了檢測(cè)時(shí)間，因此，ACOG和SMFM指南均建議CMA檢測(cè)取代傳統(tǒng)的染色體核型分析，應(yīng)用于超聲結(jié)構(gòu)異常胎兒的產(chǎn)前診斷中。2007年，CMA檢測(cè)開(kāi)始用于診斷胎兒CCA［3］。2010年，Koehler等［13］報(bào)道了1例復(fù)雜性CCA胎兒，基于微陣列的比較基因組雜交（array?basedcomparativegenomichybridization，aCGH）結(jié)果顯示，1p31.3p32.2出現(xiàn)4.9Mb的微缺失。2011年，Chen等［14］報(bào)道1例復(fù)雜性CCA胎兒，aCGH結(jié)果顯示1p32.3p31.1出現(xiàn)22.2Mb缺失。本研究中，21例孤立性CCA胎兒在染色體核型分析結(jié)果未見(jiàn)異常后進(jìn)一步行CMA或CNV?seq檢測(cè)，結(jié)果檢出了3例致病性CNV，可見(jiàn)，CMA檢測(cè)可額外檢出14%致病性CNV。此外，本研究通過(guò)CMA檢測(cè)還檢出了2例片段<6Mb的致病性CNV，進(jìn)一步提示，CMA技術(shù)可以在染色體核型分析結(jié)果陰性的基礎(chǔ)上提高微小致病性CNV的檢出率，可以作為一線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于孤立性CCA胎兒的檢測(cè)中。但是，CMA技術(shù)也存在一定的局限性：（1）CMA檢測(cè)不能檢出平衡易位、倒位以及組織嵌合體；（2）部分CMA技術(shù)（如aCGH）不能檢測(cè)三倍體。因此，不能完全摒棄傳統(tǒng)的染色體核型分析技術(shù)。本研究還對(duì)1例染色體核型結(jié)構(gòu)異常的孤立性CCA胎兒進(jìn)行了CMA檢測(cè)，不僅進(jìn)一步明確了衍生染色體的來(lái)源、異常片段的大小、性質(zhì)以及片段內(nèi)所含的致病基因，而且通過(guò)對(duì)所發(fā)現(xiàn)的2個(gè)拷貝數(shù)變異片段進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)片段內(nèi)分別包含10個(gè)和62個(gè)致病基因，為進(jìn)一步評(píng)估胎兒的預(yù)后提供了依據(jù)。本研究發(fā)現(xiàn)，CMA技術(shù)在臨床中的應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)染色體核型分析的不足，可進(jìn)一步明確異常片段的大小、性質(zhì)、來(lái)源以及片段內(nèi)所含的致病基因，為產(chǎn)前咨詢和胎兒預(yù)后評(píng)估提供更確切的遺傳學(xué)依據(jù)。三、WES在CCA胎兒中的應(yīng)用CCA是胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)常見(jiàn)的畸形之一。目前已有研究對(duì)娩出后的CCA新生兒進(jìn)行WES檢測(cè)，鑒定出了部分與CCA相關(guān)的致病基因，但是，妊娠期對(duì)CCA胎兒進(jìn)行WES檢測(cè)的研究較少。由于產(chǎn)前無(wú)法評(píng)估胎兒的智力、是否有認(rèn)知功能障礙等表型，而WES的數(shù)據(jù)分析極度依賴表型，因此，在妊娠期對(duì)胎兒進(jìn)行WES檢測(cè)，建立并完善CCA胎兒的WES分析參考數(shù)據(jù)庫(kù)具有重要的意義。本研究對(duì)25個(gè)孤立性CCA胎兒核心家系進(jìn)行WES檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在CMA檢測(cè)結(jié)果未見(jiàn)明顯異常的胎兒中，WES可將孤立性CCA致病性總檢出率額外提高36%（9/25）。本研究中WES的額外檢出率較文獻(xiàn)報(bào)道［5］高，分析原因如下：（1）納入胎兒的例數(shù)及人種不同：本研究中25個(gè)CCA家系行WES檢測(cè)，均為孤立性CCA胎兒家系，且均為亞洲人群，而文獻(xiàn)納入的65個(gè)家系中，有11個(gè)為復(fù)雜性CCA，而且均為高加索人。（2）胎CCA類(lèi)型占比不同：本研究行WES檢測(cè)的胎兒中，完全性胼胝體缺如占比92%（23/25），而文獻(xiàn)中納入的完全性胼胝體缺如占比僅為43%，遠(yuǎn)低于本研究；此外，文獻(xiàn)中還納入了29%的短小胼胝體胎兒，而本研究中未納入此類(lèi)型。（3）納入胎兒的入選標(biāo)準(zhǔn)不同：本研究中所有納入的胎兒均通過(guò)胎兒頭顱MRI檢查進(jìn)一步確診，而文獻(xiàn)中僅部分胎兒行MRI檢查；僅靠超聲檢查診斷胎兒CCA存在一定的誤診率，而CCA胎兒的誤診可能會(huì)影響WES的檢出率。本研究中WES在部分性胼胝體缺如胎兒中的檢出率（2/2）明顯高于文獻(xiàn)報(bào)道［5］，考慮與本研究納入的部分性胼胝體缺如胎兒例數(shù)較少有關(guān)，在今后的研究中，需增加樣本量進(jìn)一步研究。本研究對(duì)25例CMA檢測(cè)陰性的胎兒進(jìn)一步行核心家系WES檢測(cè)，9例孤立性CCA胎兒中檢出7個(gè)致病或可能致病基因，其中，PTDSS1基因突變?yōu)楸狙芯渴状螆?bào)道和胎兒CCA相關(guān)。NFIA（c.1112C>A）、TUBB2Bc.538G>A）、ARID1B（c.316_317insTGTA）、ARID1B（c.1601_1605delACCCT）和ARX（c.975delA）基因突變位點(diǎn)均為本研究首次發(fā)現(xiàn)與胎兒CCA相關(guān)。L1CAM（c.2254G>A）及L1CAM（c.176C>T）基因突變位點(diǎn)為本研究首次在孤立性CCA胎兒中報(bào)道。另外，將CMA檢測(cè)所得致病性CNV片段中與中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)的基因與WES檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的致病或可能致病基因結(jié)果結(jié)合，發(fā)現(xiàn)在2例及以上患兒中出現(xiàn)的基因有3個(gè)，分別為NFIA、L1CAM、ARID1B基因。四、隨訪本研究通過(guò)對(duì)活產(chǎn)的12例孤立性CCA新生兒進(jìn)行隨訪，發(fā)現(xiàn)僅1例患兒出現(xiàn)精神、運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩，提示孤立性CCA胎兒在排除遺傳學(xué)病因后，大部分預(yù)后良好。五、本研究的局限性首先，本研究樣本量較小，各個(gè)技術(shù)的梯度產(chǎn)前遺傳學(xué)診斷結(jié)果難免存在偏差。其次，仍有一部分孤立性CCA胎兒未能明確病因?qū)W診斷，后續(xù)可能需要進(jìn)一步開(kāi)展全基因組測(cè)序（wholegenomesequencing，WGS）及表觀遺傳學(xué)研究。最后，本研究中僅12例孤立性CCA胎兒在行遺傳學(xué)檢查后活產(chǎn)，由于隨訪例數(shù)較少，可能對(duì)隨訪結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。本研究對(duì)孤立性CCA胎兒進(jìn)行了從細(xì)胞遺傳到分子遺傳層面系統(tǒng)、全面的遺