自然流產胚胎的遺傳學病因研究進展

孫雷　樊祖茜

【關鍵詞】自然流產;遺傳;染色體;基因組;基因

中圖分類號：R394.8;R714.21文獻標志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2022.06.013

自然流產是臨床常見的生殖疾病，是指妊娠不足22周，胎兒體重不足500 g而自然終止妊娠者[1]。妊娠12周之前終止者稱為早期流產，臨床上多表現為胎兒發育停止，其發病率占臨床妊娠的10%～15%，約占所有流產患者的80%[2～3]。不明原因的反復自然流產不僅給流產患者帶來了嚴重的身體創傷，而且對下一次妊娠結果的未知性也使孕婦飽受著無盡的焦慮。導致自然流產的原因很多，如胚胎因素、母體因素、免疫功能異常和環境因素[4]。胚胎因素中染色體異常占自然流產的50%以上，而胚胎染色體的數目異常（包括非整倍體和多倍體）占染色體異常胚胎的86%以上[5]，是導致自然流產的主要原因[6～7]。目前，臨床科研人員對夫妻雙方的遺傳學病因研究較多，而對胚胎自身基因變異的研究還相對較少。本文就胚胎組織的染色體核型、基因組拷貝數以及基因的突變和多態性等遺傳學因素的研究進展進行綜述。

1流產胚胎組織的染色體檢查

早在1961年開始，就有了關于自然流產染色體異常的報告。1966年WHO公布了自然流產的染色體異常率為19.4%（綜合資料顯示788例中有153例染色體異常），隨著研究逐漸增多，人們發現自然流產與染色體新發突變具有非常強的相關性，并認為自然流產中新形成的染色體結構異常和遺傳一樣重要。日本一項對1115例流產物的研究，揭示了自然流產中胎兒染色體異常占48.7%，從而充分證實了染色體異常不僅是流產的部分原因，而且是流產的主要原因，其研究還顯示，對于新生兒常見的21號、18號和13號染色體異常，在染色體異常中僅占一小部分，因為大部分的異常（約80%以上）在孕期已經發生了流產，只有少部分染色體異常胎兒能夠存活至出生。

國內對于自然流產染色體異常的研究起步相對較晚，從20世紀80年代才陸續有了流產相關的染色體檢查的研究報道，其中大部分的研究還只是針對夫妻雙方染色體的異常。直到1988年，國內報道了中國地區的早期妊娠的染色體異常頻率、染色體的數目異常與結構異常的比例為42%，與日本學者的報道相符。隨后，越來越多關于流產物染色體檢測的報道證實了胚胎染色體的異常是導致自然流產的主要原因[8]。

早期的研究均采用細胞培養、染色體核型分析的方法檢測染色體的異常。通過絨毛細胞培養和核型分析可以全面、直觀地判斷每條染色體數目和大的結構異常，客觀地反映胚胎的遺傳學信息。然而，由于流產組織多為陳舊標本，送檢時多已腐爛變質和污染，導致絨毛細胞培養失敗率高達10%～40%[9]。因此，高成功率的分子診斷方法成了流產物診斷的迫切需求。隨著技術的進步，熒光原位雜交技術（FISH）、串聯重復的定量熒光PCR技術（STR-QF-PCR）和多重連接探針擴增技術（MLPA）開始應用于流產物染色體檢測中。同時，這些技術與患者臨床表型的結合分析，讓我們對流產患者的表型又有了進一步的認識。

白瑞芳等[10]應用FISH檢測胚胎停育絨毛組織的13/16/18/21/22/X/Y染色體數目，染色體異常檢出率為42.7%，同時，通過對比不同流產次數和患者年齡段的染色體異常，發現流產次數與染色體異常率沒有明顯的相關性，但不同年齡段的染色體異常分布存在差異。彭瓊玉等[11]通過對流產組織的FISH研究檢出了三體（28.57%）、性染色體單體（9.89%）、三倍體、雙重三體、四倍體、嵌合體等多種類型的染色體異常。ISIDORI等[12]采用QF-PCR/MLPA聯合分析技術檢出染色體異常的比例為46.3%，其中74.4%為常染色體非整倍體，10.4%為三倍體，8.5%為性染色體非整倍體，3.7%為結構改變，2.7%為多重非整倍體，實現了所有染色體非整倍體、三倍體以及亞端區的結構不平衡改變的檢測。黃霈等人[13]應用MLPA技術檢測發現胚胎染色體異常可能是早期自然流產的重要原因，另外還發現，胚胎性別、孕婦年齡以及不同方式輔助生殖技術均與絨毛染色體異常的發生有一定關系。

因此，通過以上的研究顯示，染色體的數目異常是導致自然流產發生的主要原因，同時，自然流產的細胞遺傳學診斷，以及后續的染色體分子診斷技術對于自然流產的病因研究以及生育指導有著非常重要的意義。

2流產胚胎組織的基因組拷貝數檢測

在早期的研究中，自然流產的遺傳學檢測主要采用細胞遺傳的核型分析方法，以及后來發展起來的FISH、STR-QF-PCR和MLPA等分子診斷技術。這些方法可以檢測染色體的數目異常和大的染色體結構變異，而隨著研究的深入，人們逐漸發現，雖然自然流產胚胎染色體異常是導致自然流產的主要原因，但自然流產患者的胚胎組織中，也有一部分是由于小的染色體結構異常（胚胎基因組水平的微缺失、微重復）造成，因此，傳統的染色體核型分析已經不能完全滿足對于流產物遺傳病的檢測需求。目前，用于基因組拷貝數檢測的方法主要有染色體微陣列技術（CMA）和二代測序技術（NGS）等分子遺傳學技術。

LEVY等[14]通過對2392例流產物樣本的回顧性研究發現，除了檢測出常規的染色體數目異常外，還檢出了12例（1.6%）基因組拷貝數改變和3例（0.4%）病基因組的單親二體情況。WANG等[15]的研究顯示，除了常規的染色體異常外，還發現了12例（2.2%）為致病性微缺失/微重復，10例（1.9%）為單親等二體，以及15例（2.8%）不確定臨床意義的變異。CHEN等[16]的研究發現非整倍體是最常見的異常（46.84%），其次是多倍體（8.16%）和結構染色體異常（3.95%），并且，通過logistic回歸分析發現孕婦年齡越大、胎齡越小、先前流產次數越少，胎兒染色體異常的百分比明顯越高。SAHOO等[17]采用CMA檢測了核型分析失敗的樣本，其中90%以上的樣本中取得了成功，并且除了可以識別常規的非整倍體和多倍體外，還可以有效檢測基因組純合性、基因組不平衡性以及母體細胞污染等情況，從而可以最大限度地提高靈敏度并減少假陰性結果。陳毅瑤等在579例異常樣本中，檢出了染色體數目異常489例（84.46%），染色體結構異常85例（17.38%），嵌合體27例（4.66%），并進一步發現了染色體異常比例與孕婦年齡、流產孕周有相關性[18～19]。

目前，基因組水平的微缺失和微重復檢測已在自然流產患者中廣泛應用。現有的研究顯示，自然流產的遺傳學病因不僅是染色體的數目異常，還有很大一部分存在基因組微缺失和微重復，以及單親二體等異常。因此，相關研究可以更好地為臨床醫生的再生育風險評估提供依據。

3流產胚胎組織的基因檢測

相關研究認為，自然流產特別是反復性自然流產有很大一部分是屬于多基因遺傳病，發病可能涉及多個基因位點的突變。目前，關于流產或流產風險相關的基因也是當前生殖方面遺傳學的研究熱點，但相關研究主要集中在對胚胎父母雙方的基因多態性和突變方面，包括免疫、代謝、凝血、激素細胞因子等相關基因[20～23]。在自然流產方面，也有很多自然流產與基因相關性的研究報道[24～26]。通過對父母基因的研究，可以有效揭示出部分基因的變異可能會導致出現高風險自然流產的情況。

雖然對發生自然流產的夫妻進行基因多態性或突變研究可以了解部分基因導致自然流產的高風險，但是卻不能明確流產發生的主要致病基因。因此，如果要發現準確的流產致病性基因，就需要采用染色體數目正常，沒有微缺失和微重復的自然流產胚胎組織樣本進行研究。目前，由于技術發展和樣本獲取等方面的原因導致流產胚胎組織的相關基因研究還相對較少。2013年SHAMSELDIN等[27]對一個反復流產家系首次進行全外顯子測序（WES）檢測，發現了流產的病因是由于CHRNA1基因的純合突變導致的非免疫性胎兒水腫。2015年ALAMILLO等[28]的研究發現COL1A2、GBE1、OFD1和RAPSN等四個基因的變異可能與胎兒死亡或終止妊娠有相關性。2016年QIAO等[29]報道兩個復合雜合基因DYNC2H1和ALOX15可能是導致反復流產的病因。2018年FU等[30]首次報道了采用外顯子測序分析了286例流產物，并發現其中有32個基因可能與自然流產相關。隨著技術的發展，全外顯子測序在流產胚胎組織的基因診斷中越來越廣泛[31～33]，在2021年新發表的幾篇文章中，NAJAFI等[34]通過全外顯子測序分析流產物的致病基因，發現了11個疑似導致流產的基因。ZHAO等[35]通過外顯子測序的隊列研究，發現了6個致病性變異，以及16個可能致病性變異。隨著關于流產致病基因研究的深入，相信更多更準確的流產相關的致病基因會被揭示出來。

雖然人們已經認識到基因的變異也會導致流產的發生，但是由于基因數目多，分析難度大，因此，該部分的研究還處于初級階段，還有很多未知的基因效應等待著開發和了解，相信在后續的很多年中，基因變異與流產的相關性將會是自然流產研究中的重點和熱點。

4小結與展望

目前的研究已經證明，胚胎染色體的數目異常是導致流產的主要原因，胚胎染色體的微缺失、微重復也是導致流產的部分原因。但是，仍然還有部分流產未能找到病因。全外顯子測序用于夫妻雙方基因的檢查研究逐漸增多，并且也找到了部分高風險基因。但是，目前關于流產胚胎的基因方面研究還相對較少，因此，后續還需要更多關于流產胚胎的全外顯子檢測，以盡可能全面地了解流產的遺傳學病因。

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（編輯：潘明志）