無創產前基因檢測篩查胎兒染色體異常的臨床應用價值*

李華鋒,徐從紅,馮 桐,邱吉剛,李永麗

山東省臨沂市婦幼保健院醫學遺傳科,山東臨沂 276000

我國出生缺陷總發生率為5.6%[1],染色體畸變是出生缺陷的主要原因之一,在新生兒中的發生率約為0.5%[2],可導致新生兒智力低下、發育遲緩、顏面部畸形、內臟畸形等。產前篩查與診斷為預防胎兒出生缺陷的基本措施,目前產前篩查主要包括血清學篩查和無創產前基因檢測(NIPT)。血清學篩查主要篩查年齡<35歲孕婦所孕胎兒21-三體綜合征(T21)、18-三體綜合征(T18),多數地區為其提供免費篩查服務。NIPT除篩查T21、T18外,還可篩查出13-三體綜合征(T13)及性染色體非整倍體(SCA),可作為輔助性檢查來報告其他染色體異常。隨著測序技術的發展,擴展性NIPT(NIPT-plus)可篩查基因組拷貝數變異(CNV)及相關的微缺失/微重復綜合征(MMS)[3],但其價格較昂貴。針對NIPT能否取代血清學篩查成為出生缺陷的一線篩查技術,以及NIPT-plus能否廣泛應用于臨床篩查CNV均還存在爭議[4-5]。本研究分析952例NIPT異常的單胎孕婦的產前診斷結果、計算陽性預測值(PPV)及隨訪妊娠結局,探討NIPT技術在產前篩查中的臨床價值,以期為該技術在產前篩查的合理應用提供參考依據,現報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 回顧性選取2017年1月至2022年6月在本院醫學遺傳科因NIPT提示胎兒染色體異常的952例單胎孕婦的臨床資料作為研究對象。年齡25～46歲,孕周16～22周。按照年齡將所有研究對象分為低年齡組(<35歲,467例)與高年齡組(≥35歲,485例)。本研究通過本院醫學倫理委員會審核批準(QTL-YXLL-2023045)。

1.2儀器與試劑 廣州白云山羊水細胞培養基,Leica GLS120核型掃描儀;Tiangen Biotech CoDNA提取試劑盒,美國Affymetrix CytoScan750K陣列芯片及配套試劑,Affymetrix GeneChip3000 掃描儀。

1.3方法

1.3.1染色體核型分析 超聲引導下進行羊膜腔穿刺術。采集所有研究對象羊水24 mL,平均分為3份,其中2份用于常規G帶核型分析,按照標準細胞學操作收獲核型,使用核型掃描儀進行掃描。

1.3.2染色體微陣列分析(CMA) 1份8 mL羊水用于CMA。所有操作過程均按照制造商的說明書進行。使用 Affymetrix GeneChip3000 掃描儀7G進行掃描。使用Chromosome Analysis Suite ChAS 3.2軟件進行CMA結果分析。

1.3.3數據分析 染色體核型由2名檢測人員根據國際人類細胞基因組命名系統進行獨立分析。查詢相關數據庫,所有CNV根據美國醫學遺傳學會對CNV的解釋,將CNV分為5類:致病性拷貝數變異(pCNV)、可能致病變異、意義不確定變異(VOUS)、良性變異和可能良性變異。分析NIPT染色體異常類型、NIPT染色體異常診斷結果、NIPT常見染色體非整倍體核型分析結果、NIPT SCA診斷結果及NIPT其他染色體異常診斷結果。

1.3.4隨訪 對所有孕婦進行電話隨訪,隨訪時間為分娩后3～12個月,記錄孕婦妊娠結局情況,記錄分娩方式、孕周、胎兒體質量及健康狀況等。

1.4統計學處理 采用SPSS26.0統計軟件進行數據分析處理。計數資料以例數或百分率表示,組間比較采用χ2檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1952例孕婦NIPT胎兒染色體異常類型結果 515例為常見染色體非整倍體,其中T21 375例,T18 93例,T13 47例。244例為SCA,其中性染色體數目偏多150例,性染色體數目偏少94例。193例為其他染色體異常,其中罕見染色體非整倍體151例,NIPT-plus提示的CNV異常42例。罕見染色體非整倍體中占比最高的為7號染色體三體(22.52%,34/151),其他為22號染色體三體(15.23%,23/151)、8號染色體三體(10.60%,16/151)等,未收集到有關19號染色體數目異常的病例;NIPT-plus提示CNV異常涉及片段大小在2.10～36.90 Mb,缺失性CNV 17例,重復性CNV 19例,同時發生缺失性和重復性CNV異常6例。

2.2NIPT染色體異常診斷結果 在515例常見染色體非整倍體中檢測出397例真性常見染色體三體胎兒,PPV為77.09%(397/515),244例SCA檢出119例真性SCA胎兒,PPV為48.77%(119/244);193例其他染色體異常中確診61例真性染色體異常胎兒,PPV為31.61%(61/193)。低年齡組與高年齡組NIPT篩查的T21、T18、T13、SCA及其他染色體異常的PPV比較,差異均無統計學意義(χ2=1.706、0.025、3.116、0.954、0.000,P=0.190、0.874、0.078、0.329、0.995)。見表1。

2.3NIPT常見染色體非整倍體核型分析結果 515例常見染色體三體共檢出397例真性常見染色體三體胎兒,其中T21 317例、T18 64例、T13 16例。T21的PPV為84.53%(317/375);T18 PPV為68.82%(64/93);T13 PPV為39.00%(16/41)。

2.4NIPT SCA診斷結果 確診的119例SCA胎兒,占比最高的為47,XXY(32.77%),其次為47,XXX(26.05%) 和47,XYY(15.97%)。性染色體三體胎兒PPV占60.00%(90/150),明顯高于45,X的20.21%(19/94),差異有統計學意義(χ2=37.011,P<0.05)。見表2。

表2 NIPT確診的119例SCA胎兒性染色體異常診斷結果

2.5NIPT其他染色體異常診斷結果 NIPT提示的193例其他染色體異常中,共確診61例真性染色體異常胎兒,其中5例嵌合型罕見染色體非整倍體、31例pCNV及25例VOUS。151例罕見染色體非整倍體中,嵌合型罕見染色體非整倍體5例(包括3例嵌合型2-三體、1例嵌合型22-三體,1例嵌合型9-三體);另檢測出pCNV 17例、VOUS 10例,PPV為64.28%(27/42);42例NIPT-plus提示的CNV中檢出pCNV 14例及相關MMS和VOUS 15例。見表3。

表3 NIPT-plus提示CNV經產前診斷的pCNV

2.6隨訪情況 952例孕婦失訪112例,隨訪成功率為88.24%。8例T21選擇繼續妊娠;3例T18和1例T13自然流產/死胎,其余全部選擇終止妊娠;SCA中選擇繼續妊娠的35例,終止妊娠的51例;確診染色體正常胎兒但因后期超聲異常終止妊娠2例,不明原因死胎1例。見表4。

表4 隨訪情況(n)

隨訪成功401例已出生胎兒,其中自然分娩261例,剖宮產140例;足月(孕周:37～42周)生產378例,早產兒(孕周<37周)23例;體質量正常兒(2.5～4.0 kg)363例,低體質量兒(<2.5 kg)17例,巨大兒(>4.0 kg)21例;出生健康胎兒396例,出生缺陷胎兒5例。

3 討 論

3.1NIPT常見染色體非整倍體的臨床意義 2011年NIPT引入臨床檢測胎兒常見染色體非整倍體,因其快速、無創、準確率高的特點而在全球范圍內廣泛應用,且對T21、T13、T18有較高的檢出率和PPV。本研究中NIPT低年齡組與高年齡組的PPV均符合國內外報道的數據[5-6]。評估NIPT結果的準確性不僅取決于其檢測能力,還與疾病的發生率有關,T18、T13的發病率均低于T21的發病率,檢出的T18、T13例數少,差異大,可能是因為T18、T13的PPV明顯低于T21的PPV。NIPT假陽性的一個重要原因是限制性胎盤嵌合。NIPT檢測的是胎盤滋養層細胞釋放到母體外周血中的游離DNA,而三體在形成的過程中會自救導致胎盤滋養層三體核型和正常核型嵌合,造成胎兒核型正常的假陽性結果[7]。T13更容易發生限制性胎盤嵌合,這可能是T13的PPV最低的原因。除失訪病例,T21有8例選擇繼續妊娠,T13和T18除自然流產死胎全部終止妊娠。

3.2NIPT SCA的臨床意義 人類胚胎SCA主要包括特納綜合征(45,X)、超雌綜合征(47,XXX)、克氏綜合征(47,XXY)、超雄綜合征(47,XYY),SCA發生率約占新生兒的1/400～1/350[8]。NIPT應用于SCA的產前篩查仍有爭議,XU等[9]認為NIPT SCA假陽性率高、PPV低,黃婷婷等[10]認為NIPT提高了SCA篩查效率及產前檢出率,能避免嚴重畸形兒的出生。本研究SCA總的PPV為48.77%,符合相關文獻報道的30.00%～67.00%[11]。45,X的PPV明顯低于性染色體三體的PPV,可能與母體染色體核型異常(如低比例嵌合的45,X、母體CNV)、X和Y染色體高度同源有關[12]。有研究表明,超雌綜合征和超雄綜合征對胎兒的影響較小[13-14],這決定了其不同的妊娠結局。本研究認為NIPT可以作為篩查胎兒性染色體異常的一線方法,但45,X的PPV較低,應結合超聲檢查及產前診斷結果指導孕婦決定妊娠結局。

3.3NIPT其他染色體異常診斷結果的臨床意義 隨著NIPT技術的發展,NIPT-plus可檢測罕見染色體非整倍體和CNV。QI等[15]對35例NIPT 7-三體高風險孕婦進行驗證,證實多數為限制性胎盤嵌合,胎兒核型通常正常,但本研究因條件限制未取得胎盤驗證,只確診5例嵌合型的罕見常染色體非整倍體。有研究表明胎兒的每條染色體均可隨機發生數目異常,但除T13、T18、T21以外的其他常染色體數目異常往往引起胎兒早期流產,導致在孕中期能確診的其他常染色體非整倍體例數極少[16]。本研究結果顯示,5例嵌合型罕見染色體非整倍體中,1例嵌合型22-三體失訪,1例嵌合型2-三體在后續的超聲檢測中未發現異常,經慎重考慮繼續妊娠,且足月順產,在嬰兒6、12月時回訪,智力、生長發育均正常,原因可能為采用羊水脫落細胞檢測胎兒游離DNA并不能完全代表胎兒的表型,尤其是嵌合體更應加強遺傳咨詢,其余3例均終止妊娠。以上NIPT篩查的罕見染色體非整倍體確診例數少,不推薦用于一線篩查。

CNV廣泛存在于人類基因組中,pCNV在正常人群中的發病率為1.00%～1.70%,遠高于T21的發病率(0.13%～0.17%)[17],與之相關的MMS是一重要群體,可導致不同程度的生長發育遲緩、智力障礙、顱面內臟畸形[18]。有文獻報道MMS的PPV在不同研究間存在明顯差異,范圍從低(11.00%)到高(77.00%)不等[19]。本研究中42例NIPT-plus共篩查出27例CNV,PPV為64.28%。確診的14例pCNV涉及 1q43-q44缺失綜合征、貓叫綜合征、Prader-Willi/Angelman綜合征、16p13.11微缺失綜合征、22q13.3微缺失綜合征等常見MMS。在NIPT-plus提示的罕見染色體數目異常中也檢測出14例pCNV,盡管與產前診斷結果不一致,但當NIPT-plus提示罕見染色體數目異常時,應當建議產前診斷,避免嚴重畸形兒的出生,另檢測出15例VOUS,結合后期超聲無異常,并經遺傳咨詢,大多數孕婦選擇繼續妊娠。VOUS的不確定性會增加產前遺傳咨詢的復雜性,導致不必要的侵入性產前診斷,可能增加孕婦的焦慮[20]。因此,在臨床實踐中引入NIPT-plus,要結合病例、超聲檢查結果進行仔細的遺傳咨詢后再做出選擇。

3.4401例已出生胎兒隨訪的臨床意義 401例已出生胎兒的隨訪結果因受電話隨訪的方式、隨訪時間、隨訪對象保護隱私及文化程度的影響,與真實出生胎兒健康狀況并不完全一致。因此,如何及時有效、準確地獲得產前診斷后的回訪信息,進一步對出生缺陷患兒早期干預及治療還需進行深入探討。

綜上所述,NIPT相對于血清學篩查胎兒常見染色體非整倍體有較高的準確度,尤其對T21的PPV高,但仍是一項篩查技術,不能泛化到本該做產前診斷的人群中。檢測SCA時還需積累相關數據尤其是提高性染色體數目減少符合率,不推薦用于罕見染色體非整倍體的篩查。NIPT-plus篩查CNV時要進行詳細的遺傳咨詢,加深測序深度,重點篩查發病率高的MMS。建議對所有NIPT高風險病例進行核型分析及染色體微陣列檢測以減少漏診率、誤診率。妊娠結局隨訪能及時發現出生缺陷患兒,提供早期干預及治療。