無創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測(cè)在胎兒性染色體疾病篩查中的應(yīng)用

姚潤(rùn)斯 馬容 揭深秋 趙衛(wèi)華

(深圳市第二人民醫(yī)院 產(chǎn)前診斷中心，廣東 深圳 518035)

1997年，盧煜明[1]教授首次發(fā)現(xiàn)孕婦外周血中存在游離胎兒DNA，隨后各研究機(jī)構(gòu)開始競(jìng)相開發(fā)相關(guān)技術(shù)，以鑒定、定量和測(cè)序妊娠期孕婦外周血中的游離胎兒DNA，從而篩查染色體非整倍體異常和其他遺傳疾病。2011年10月，無創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測(cè)(non-invasive prenatal genetic testing，NIPT)首次用于21-三體綜合征的商業(yè)化檢測(cè)，后來發(fā)展到篩查18-三體、13-三體綜合征以及胎兒性別的鑒定等。最近一項(xiàng)針對(duì)37個(gè)研究進(jìn)行的游離胎兒DNA非整倍體篩查的meta分析發(fā)現(xiàn)，NIPT對(duì)21-三體、18-三體和13-三體的匯總加權(quán)檢測(cè)率分別為99.2%、96.3%和91.0%[2]，可見NIPT對(duì)21-三體、18-三體和13-三體的檢測(cè)有很高的準(zhǔn)確性。

目前有研究表明，NIPT不僅可以檢測(cè)常染色體疾病，其對(duì)性染色體非整倍體的檢測(cè)也有較高的準(zhǔn)確性[3]。值得注意的是，性染色體非整倍體的發(fā)生和孕婦年齡無關(guān)，發(fā)生率在人群中為1/500[4]，活產(chǎn)率為1/350～1/400[5]。常見的性染色體非整倍體是Turner綜合征(45,XO)、超雌綜合征(47,XXX)、超雄綜合征(47,XYY)和克氏綜合征(47,XXY)。性染色體非整倍體的患者表型差異巨大，到目前為止，尚無方法能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)患者將出現(xiàn)的臨床癥狀。因此，對(duì)性染色體非整倍體患者進(jìn)行產(chǎn)前篩查和診斷，有利于患者的進(jìn)一步教育和醫(yī)療護(hù)理。目前除NIPT外，尚未發(fā)現(xiàn)其他能檢測(cè)出胎兒性染色體非整倍體疾病的方法[6]。

本文通過統(tǒng)計(jì)2016年3月至2019年6月在深圳市第二人民醫(yī)院行NIPT的16119名單胎孕婦中提示21-三體、18-三體、13-三體、性染色體異常和其他染色體異常的患者數(shù)量，同時(shí)對(duì)因“NIPT提示性染色體異?！钡?7名患者行羊膜腔穿刺術(shù)及染色體核型分析進(jìn)行確診。從而明確NIPT對(duì)染色體疾病的檢出率，以及評(píng)價(jià)NIPT在性染色體異常中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 基本資料 選取2016年3月至2019年6月在深圳市第二人民醫(yī)院行NIPT的16119例單胎孕婦作為研究對(duì)象，所有檢測(cè)的孕婦本人近期未接受過異體輸血、移植手術(shù)和干細(xì)胞治療等，并簽署知情同意書，統(tǒng)計(jì)提示21-三體、18-三體、13-三體、性染色體異常和其他染色體異常的患者數(shù)量。選取2016年3月至2019年6月因“NIPT提示性染色體異?！痹诒驹盒星秩胄援a(chǎn)前診斷的47名患者，追蹤隨訪染色體核型分析結(jié)果。

1.2 無創(chuàng)基因檢測(cè)方法 采集5ml孕婦外周血，經(jīng)離心后取上清血漿，按照核酸提取試劑盒操作說明書從中提取游離DNA，經(jīng)修復(fù)末端、接頭連接、PCR擴(kuò)增和文庫定量等，依托Ion Proton平臺(tái)，使用BioelectronSeq4000高通量測(cè)序儀器進(jìn)行高通量基因測(cè)序，測(cè)序結(jié)束后，用無創(chuàng)產(chǎn)前管理軟件分析數(shù)據(jù)，計(jì)算出Z值，根據(jù)每個(gè)樣本的Z值預(yù)測(cè)胎兒患染色體異常的風(fēng)險(xiǎn)比率。

1.3 羊水/臍血細(xì)胞培養(yǎng)和核型分析“NIPT提示性染色體異常”的患者，在充分告知其羊水/臍血穿刺風(fēng)險(xiǎn)的情況下，簽署知情同意書。在超聲定位下行羊膜腔/臍血穿刺術(shù)，抽取羊水30ml或臍血3ml，在遺傳實(shí)驗(yàn)室行細(xì)胞培養(yǎng)，常規(guī)固定、制片和染色處理后，根據(jù)國際人類細(xì)胞遺傳學(xué)命名體系(ISCN2009)進(jìn)行核型分析及計(jì)數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 NIPT對(duì)性染色體的篩查情況 16119例在本院行NIPT的單胎妊娠婦女均完成游離胎兒DNA的檢測(cè)，結(jié)果共報(bào)告異常192例，篩查陽性率為1.19%。包括21-三體68例(篩查陽性率0.42%)，18-三體16例(篩查陽性率0.10%)，13-三體11例(篩查陽性率0.07%)，性染色體異常61例(篩查陽性率0.38%)，其他染色體異常36例(篩查陽性率0.22%)。

2.2 羊水/臍血細(xì)胞染色體核型分析結(jié)果 47例因“NIPT提示性染色體異常”在本院行羊水/臍血穿刺的孕婦中，經(jīng)染色體核型分析，有26例被確診為胎兒患有不同類型的性染色體疾病，陽性預(yù)測(cè)值為55.32%，假陽性率為44.68%。23例NIPT提示性染色體數(shù)目偏多者中，確診為胎兒性染色體數(shù)目偏多的數(shù)量為21例，陽性預(yù)測(cè)值為91.30%，假陽性率為8.70%。其中13例確診為47,XXY，4例確診為47,XXX，1例確診為45X[94]/47,XXX[6]，3例確診為47,XYY。20例NIPT提示性染色體數(shù)目偏少者中，有2例確診為45,XO，2例確診為嵌合體，分別為45,X[9]/46,X,i(q10)[42]和45X[9]/46,XN[61]。陽性預(yù)測(cè)值為20.0%，假陽性率為80.0%。 NIPT提示性染色體數(shù)目異常者4例，確診為性染色體異常者1例，陽性預(yù)測(cè)值為25%，假陽性率為75%。見表1和表2。

表1 2016年3月至2018年7月NIPT提示性染色體異常的病歷資料

續(xù)表

373018+2性染色體數(shù)目偏多47,XXY一致382818性染色體數(shù)目偏多47,XXY一致392618+3性染色體數(shù)目偏少46,XN不一致403722+5性染色體數(shù)目偏少45,X一致412221+6性染色體數(shù)目偏多47,XXY一致422819+3性染色體數(shù)目偏多47,XXY一致432922+3性染色體數(shù)目偏少46,XN不一致442920性染色體數(shù)目偏少46,XN不一致452324+1性染色體數(shù)目偏多46,XXX一致463120+1性染色體數(shù)目偏多45X[94]/47,XXX[6]一致472821性染色體數(shù)目偏多47,XXY一致

表2 性染色體異常核型陽性情況

3 討論

在NIPT應(yīng)用于臨床之前，若唐氏篩查提示異常，侵入性產(chǎn)前診斷便成了唯一的進(jìn)一步檢查手段，但因侵入性產(chǎn)前診斷可造成流產(chǎn)，導(dǎo)致很多孕婦拒絕行侵入性產(chǎn)前診斷。而NIPT可避免胎兒流產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，并且有較高的準(zhǔn)確性[7]，因此成為了越來越多孕婦的選擇。與唐氏綜合征產(chǎn)前篩查相比，NIPT的檢出率更高(96.52%比85.9%)，理論上將侵入性產(chǎn)前診斷的數(shù)量減少了60%，理論上也減少了73.5%的正常妊娠丟失率[8]。美國一家醫(yī)院的回顧性研究顯示，在2012年引入NIPT后，羊膜穿刺術(shù)和絨毛穿刺術(shù)分別減少了76%和54%[9]。

16119名在本院行NIPT的單胎孕婦中，不僅檢測(cè)出了68例21-三體(篩查陽性率0.42%)、16例18-三體(篩查陽性率0.10%)、11例13-三體(篩查陽性率0.07%)，還檢測(cè)出了36例其他常染色體異常(篩查陽性率0.22%)。表明NIPT也可以檢測(cè)出除21-三體、18-三體和13-三體以外的其他常染色體疾病，但是本研究缺乏對(duì)這部分人群的追蹤隨訪，無法得知確診結(jié)果。從技術(shù)上來說，NIPT可以檢測(cè)所有常染色體疾病。國際產(chǎn)前診斷協(xié)會(huì)(International Society for Prenatal Diagnosis，ISPD)表示，NIPT可以用于檢測(cè)臨床重要且意義明確的其他常染色體三體綜合征。但是美國醫(yī)學(xué)遺傳與基因組學(xué)會(huì)(American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG)并不建議使用NIPT來檢測(cè)除21-三體、18-三體和13-三體以外的其他常染色體疾病，美國婦產(chǎn)科醫(yī)師學(xué)會(huì)(American Congress of Obstetricians and Gynecologists，ACOG)也沒有提及NIPT是否可以檢測(cè)除21-三體、18-三體和13-三體以外的其他常染色體疾病。

16119名在本院行NIPT的單胎孕婦中，提示性染色體異常者61例(篩查陽性率0.38%)，篩查陽性率和國內(nèi)同類研究基本一致[10]。有研究表明，45,XO 在妊娠中的發(fā)生率為1%～1.5%[11]，是首次妊娠流產(chǎn)的常見原因(占總流產(chǎn)率23%)[12]。47,XXX和47,XYY核型的個(gè)體表型是高度可變的，這種可變性可能是社會(huì)或認(rèn)知方面的不足造成的。而47,XXY有典型的表型且與不孕相關(guān)[13]。性染色體疾病在胎兒期沒有顯性臨床癥狀或超聲異常[14]，早期和中期血清學(xué)篩查也不能檢測(cè)出性染色體異常。除了NIPT以外，目前沒有其他的方式能夠篩查性染色體疾病，因此，NIPT在對(duì)性染色體疾病的篩查中顯示出了越來越重要的地位。

國外一項(xiàng)前瞻性研究顯示，NIPT對(duì)性染色體非整倍體的陽性預(yù)測(cè)值為48.4%(根據(jù)特定的性染色體三體，其陽性預(yù)測(cè)值的范圍為30%～67%)[15]。47例因“NIPT提示性染色體異?！痹诒驹盒醒蚰で淮┐绦g(shù)或臍靜脈穿刺術(shù)的孕婦中，經(jīng)染色體核型分析確診，有26例被確診為不同的性染色體疾病，陽性預(yù)測(cè)值為55.32%，假陽性率為44.68%，和國外的研究基本一致。本研究中，對(duì)性染色體數(shù)目偏多的陽性預(yù)測(cè)值高達(dá)91.30%，表明NIPT對(duì)檢測(cè)性染色體偏多有很高的準(zhǔn)確性。而對(duì)于性染色體數(shù)目異常的陽性預(yù)測(cè)值為25.0%，表明NIPT對(duì)性染色體數(shù)目異常的檢測(cè)準(zhǔn)確性低。而對(duì)于性染色體偏少，本研究中的陽性預(yù)測(cè)值僅為20.0%。國內(nèi)有研究表明，NIPT對(duì)45,XO的陽性預(yù)測(cè)值為0[16]，另一項(xiàng)研究顯示，NIPT對(duì)45，XO的陽性預(yù)測(cè)值為40%[17]。可見，不同的研究均顯示對(duì)性染色體偏少的陽性預(yù)測(cè)值均較低。

本研究中NIPT對(duì)性染色體數(shù)目異常和性染色體數(shù)目偏少的陽性預(yù)測(cè)值較低的原因，可能與以下因素有關(guān)。①X染色體上胞嘧啶和胸腺嘧啶含量的偏移；X和Y染色體高度同源，不易分辨，而且Y染色體和其他染色體有較多的相似片段，使測(cè)序性噪比降低[17]；②游離胎兒DNA的主要來源是胎盤滋養(yǎng)層組織，胎盤的染色體組成可能與胎兒不一樣，這種現(xiàn)象被稱為局限性胎盤嵌合現(xiàn)象，是游離胎兒DNA篩選試驗(yàn)產(chǎn)生假陽性結(jié)果的常見原因；③母體染色體核型異常：包括先前未知的母體嵌合體(例如低比例嵌合的母親Turner綜合征)和母體拷貝數(shù)變異[18]；④母源性腫瘤：2013年發(fā)表了第一篇關(guān)于游離胎兒DNA篩查結(jié)果假陽性，隨后診斷為母親惡性腫瘤的報(bào)道[19]。這可能和腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞遺傳學(xué)異常有關(guān)；⑤母體的健康狀況，但是目前尚沒有報(bào)道指出孕婦健康狀況和NIPT結(jié)果的確切關(guān)系。

對(duì)于NIPT在性染色體非整倍體中的應(yīng)用問題，ACMG在2016年發(fā)表的聲明指出，應(yīng)告知所有孕婦NIPT應(yīng)用可以擴(kuò)展到性染色體非整倍體篩查，并應(yīng)告知患者NIPT對(duì)于性染色體非整倍體篩查假陽性率較高這一情況[20]。而ACOG建議所有孕20周內(nèi)的孕婦，不論年齡，均可行NIPT[21]。

綜上所述，NIPT不僅可以檢測(cè)出常染色體異常，還能檢測(cè)出性染色體異常。但是，由于NIPT對(duì)性染色體異常檢測(cè)的假陽性率較高，因此，當(dāng)NIPT發(fā)現(xiàn)性染色體異常時(shí)，需要進(jìn)一步行侵入性產(chǎn)前診斷。與常染色體三體相比，大多數(shù)性染色體非整倍體患者，除了45,XO外，很少有嚴(yán)重的身體異常，這使得NIPT陽性者的產(chǎn)前咨詢和決策復(fù)雜化。因此，提高NIPT對(duì)性染色體篩查的準(zhǔn)確率非常重要。最近，NIPT已經(jīng)擴(kuò)大了游離胎兒DNA的檢測(cè)范圍，包括對(duì)性染色體非整倍體、微缺失綜合征，甚至雙胎的21-三體、18-三體、13-三體的檢測(cè)[22,23]。隨著數(shù)據(jù)積累，NIPT對(duì)性染色體異常的檢測(cè)一定會(huì)越來越受到重視。