2020基因组时代产前诊断面临的机遇和挑战

2021年2月27日发(作者：佳木斯不孕医院)

2020
基因组时代产前诊断面临的机遇和挑战


关键
词：产前
诊断
；染色
体微
阵列
分析
；全外
显子
组测
序；全
基因
组测


自
20世
纪
70
年
代
开始，染色
体核
型分
析 技
术作
为诊
断胎
儿
染色
体
异常
的金
标准
已使
用
多年，但该
技术
存在
分辨
率较
低（
5~10Mb
）、培
养周
期长
、检
测通
量< br>低及
有培
养失
败风
险
等局
限性
。随
后，靶
向诊
断技
术
（
FISH
、
QF-PCR、
MLPA
）
的
出
现
，
大
大
缩
短
了
检
测
时
间
，
与
染
色
体
核
型
技
术
联
合
应
用
，
可
早
期
诊
断
常
见
的
胎
儿
染
色
体
异
常
。
此
外
，
Sanger
测序
作为
基
因变
异检
测的
金标
准
，可
用于
明确
致病
的
单基
因疾
病的< br>产前
诊断。
然
而
，
以上
技术
均无
法 实
现在
全基
因组
范围
内
进行
快速、
高分< br>辨率
地诊
断胎
儿
致病
性变
异。

2 013
年
，
美
国
妇
产
科
医
师学
会
（
ACOG
）
推
荐
染
色
体
微
阵
列
分
析
（
chromosomal microarray analysis
，
CMA
）作为
胎儿
结< br>构畸
形的
一
线诊
断方
案，标
志着
产前
基因
组时
代的
到
来。随
着基
因组
检测
技 术
的迅
猛发
展，
CMA
、
拷贝
数变
异测< br>序
（
copy number variation sequencing
，
CNV-seq
）
、
全
外
显
子
组
测
序
（
whole
exome
sequencing
，
WES
）
等新
兴技
术已
逐 渐
被
应用
于产
前
诊
断领
域
。此类
技术
的应
用，在显
著提
高胎
儿遗
传学
病因
诊
断率
的同
时，也
面临
着诸
多挑
战，如
变 异
结果
的分
析
与
解
读
、
产
前样
本
的
特
殊
性
、
临
床
意义
不
明
的
变
异
（
variant
of
uncertain significance
，
VOUS
）及
胎
儿和
父母
的偶
然发
现（与检
测目
的 无
关的
变异
）等
。如何
正确
、合
理
、有< br>效地
利用
基因
组检
测
技术
进行


产前
诊断
是临
床医
生
共同
关心
的重
要问
题
。


1
基因组时代带来的机遇

不同于传统的遗传学检测技术，基因组时代带来了更多高分辨率技术，如
CMA
、CNV-seq
、
WES
以及全基因组测序（
wholegenome sequencing
，
WGS
）技术，可检测从染色体水平到拷贝数变异水平甚至单 碱基水平变异，
发现的病种也大大增加。这些技术应用于产前诊断，可显著提升产前遗传
学检测 阳性率，对大量原因未明的畸形胎儿进行病因学诊断，大大推动了
产前遗传学诊断技术的应用和发展。< br>CMA
、
CNV-seq
技术现已被临床广泛
接受与使用。

1.1

CMA
和
CNV-seq

CM A
技术又称“分子核型分析”，分为两大类：
微
阵
列
比
较< br>基
因
组
杂
交
（
array-based
comparative
genomic
hybridization
，
aCGH
）
和
单
核
苷
酸
多
态性
微
阵
列
（
single
nucleotidepolymorphism array
，
SNP array
）技术，两者均可以在全基
因组范围内检测非整倍体、染色体大片段结构异常及微缺失微重复， 具有
检测分辨率高（
100kb
）、准确性高、无需细胞培养、检测周期短（
3d
）
等优势。此外，
SNP array
还可检测三倍体、母体细胞污染、 单亲二倍体和
亲缘关系。
CMA
技术首先被应用于智力低下、发育迟缓、先天畸形、自 闭
症谱系障碍等疾病的遗传学病因诊断，随后在产前诊断领域被证实了有重
要的临床应用价值。
2012
年，
Wapner
等［
1
］基于产前诊断样本开展 的
一项大规模研究发现，在超声结构异常但核型正常的胎儿中，
CMA
可增加
6%
的染色体异常检出率；在超声结构正常且核型正常的胎儿中，
CMA
可


增加
1.7%
的异常检出率。
2013
年，
AC OG
建议将
CMA
作为超声结构异
常胎儿的一线诊断方案［
2
］；指南中还建议，对于已接受侵入性产前诊断
的孕妇，
都可以考虑进行
CMA检测。
目前，
该技术已广泛应用于产前诊断。

CNV-seq
对样本
DNA
进行全基因组低深度高通量测序，可实现全基因组
范围内快速、高分辨地 检测
CNVs
，与
CMA
相比，具有检测通量高、价格
低廉等优势， 为染色体异常的产前诊断提供了新的手段。最近，
Wang
等
［
3
］
开展了
1023
例产前诊断样本的前瞻性研究，
以比较
CNV-se q
与
CMA
在产前诊断中的诊断效率，他们发现，与
CMA
相比，< br>CNV-seq
可额外检
出
1.7%
致病或可能致病的
CNV s
。
CNV-seq
技术目前已被国内许多实验室
用作产前诊断的检测手段，
但该技术不能检测多倍体及杂合性丢失
（
loss of
heterozy gosity
，
LOH
），有一定漏检风险，且尚未见大规模多中心研究
报道 。

1.2

WES

WES
技术由于既 可检测已知致病基因突变位点，又可发现新
的疾病相关基因，且仅需对占全基因组序列
1%左右的外显子组进行测序，
已被广泛应用于儿科神经发育类疾病、先天畸形、癫痫等疾病的遗传学病
因研究。研究发现，
WES
对儿童发育疾病中致病性基因变异的检出率为
25 %~40%
［
4-6
］。相较于
WGS
，
WES
具 有检测成本较低、对样本
DNA
的需求量较小、报告周期更短以及测序深度更高等优势，更适用 于产前样
本的检测。近几年，该技术已逐渐被应用于产前诊断样本进而进行病因学
研究。
2019
年，
Lancet
发表了
2
篇关于
WES
在产前样本中应用的大规模
前瞻性研究，结果显示，在核型和（或）
CMA
检测未见 异常的胎儿结构畸
形病例中，
WES
可额外检出
8.5%~10%
的 致病性基因变异［
7-8
］。两项