出生缺陷与产前筛查

出生缺陷也被称为先天异常，其包括形态结构异常、生理功能异常及代谢缺陷等，是导致早期流产、死胎、围产儿死亡、婴幼儿死亡和先天残疾的主要原因。遗传因素导致的出生缺陷目前尚无有效的治疗手段，只能通过产前筛查和诊断预防患儿的出生缺陷。

产前筛查是指通过经济、便捷及无创的方法，从孕妇群体中发现某些怀有先天性畸形和遗传性疾病胎儿的高危孕妇，提前评估胎儿健康状况，降低出生缺陷，提高出生人口素质。

染色体异常

染色体异常是导致新生儿出生缺陷的主要原因，其包括染色体数目异常、染色体结构异常（大片段缺失/重复）、微结构变异（致病性基因组拷贝数变异）等。据报道，我国每年出生染色体异常的新生儿约10万人，在活婴儿中染色体异常者占0.3%。

染色体异常直接影响患儿正常生长发育，患儿将终生罹患智力发育迟缓、多发畸形、生育障碍等严重的结构和功能缺陷。因此，普及染色体疾病的产前筛查和产前诊断，对降低出生缺陷的发生有着非常重要的意义。

染色体数目异常是临床上最主要的染色体病，其中以13号、21号、18号以及X、 Y染色体异常最为常见，占染色体非整倍体畸变95%以上。这些染色体异常占全部染色体病80%-90%。

（一）21三体综合征

21三体综合征（trisomy 21 syndrome）又称唐氏综合征（Down syndrome），是由染色体异常（多了一条21号染色体）而导致的疾病，是胎儿和新生儿中最常见的非整倍体染色体异常。在新生儿中的发病率为1/600，在受精卵中为1/150。60%-80%在胎内早期即流产，存活者则明显的智力低下，特殊面容，生长发育障碍和多发畸形。

按染色体核型分析可将唐氏综合征患儿分为三型：

（1）标准型（95%）：患儿体细胞染色体为47条，有一个额外的21号染色体，核型为47，XX（或XY），+21。

（2）易位型（2.5~5%）：患儿的染色体总数为46条。多为罗伯逊易位，是指发生在近端着丝粒染色体的一种相互易位，多为D/G易位，D组中以14号染色体为主，即核型为46，XX（或XY），-14，+t（14q21q）；少数为15号染色体易位；另一种为G/G易位，较少见。

（3）嵌合体型（2%~4%）：患儿体内有2种或者2种以上细胞株（以2种为多见），一株正常，另一株为21-三体细胞。

（二）18三体综合征

18三体综合征（Trisomy 18 Syndrome）又称爱得华斯（Edwards）综合征，是第二大常见的常染色体三体综合征。活产新生儿中的发病率约为1/6000，是仅次于21-三体综合征的第二大常见三体综合征，男女比例约1:3。患儿寿命很短，多于生后不久死亡，存活者有严重智力障碍和生理畸形。

染色体核型分析：标准型绝大多数病例（80%）为全部细胞整条18号染色体三体型（核型为47,XY（或XX），+18），少数（10%）为嵌合型（46,XY（或XX）/47,XY（或XX），+18）和染色体断裂异位型（主要是18号与D组染色体的易位）造成的18号染色体的部分三体。

（三）13三体综合征

13三体综合征又称Patau综合征。新生儿中的发病率为1∶25000。患儿的畸形和临床表现要比21三体性严重得多，临床表现为智力发育障碍、小头、眼球小、前脑发育缺陷，常伴有腭裂。智力发育障碍见于所有的患者，而且程度严重，存活较久的患儿还有癫痫样发作，肌张功力低下等。

染色体核型分析：80%的病例为游离型13三体，核型为47,XX（或XY），+13。其余的为嵌合型或易位型。易位型通常以13号和14号染色体罗泊逊易位居多。

（四）性染色体异常综合征

1. klinefelter syndrome综合征

又称先天性睾丸发育不全或原发性小睾丸征，1942年Klinefelter等首先报道而命名，是一种较常见的一种性染色体畸变的遗传病。本病特点为患者有类无睾身材、男性乳房发育、小睾丸、无精子及尿中促性腺激素增高等。绝大多数本病患者性染色体为47，XXY，即比正常男性多了1条X染色体，因此本病又称为47，XXY综合征。大约有15%患者为嵌合体，其中常见的为46，XX/47，XXY；46XY/48XXXY。额外的X是由于亲代减数分裂时X染色体不分离的结果。

2. XYY综合征

又称超雄综合征（super-man syndrome），是一种人类男性的性染色体疾病。患者男性第二性征发育差，身材高，四肢长，可有智商低，精神异常及精神分裂症倾向。XYY核型是父亲精子形成过程中第二次减数分裂时发生Y染色体不分离的结果。

3. Turner综合征

又称女性先天性卵巢发育不全综合征，是一种由于全部或部分体细胞中一条X染色体完全或部分缺失或结构发生改变所致。临床特点为身矮、生殖器与第二性征不发育和一组躯体的发育异常。发生率为新生婴儿的10.7/10万或女婴的22.2/10万，占胚胎死亡的6.5%。

染色体核型分析：①单体型：由于父亲的精子或母亲的卵子异常导致胎儿的体细胞只有一条X染色体，另一条缺失（45，X）。这种核型的个体绝大部分在妊娠早期自然流产，其余存活的个体具有典型的临床症状。②嵌合型：部分体细胞有两条X染色体，部分仅有一条X染色体（46，XX和46，X）。③结构变异型：X染色体的某一部分结构可能出现异常（X等臂染色体X，i（xq））。

4. 47,XXY和多X女性综合征

又称多雌综合征，染色体核型表现为比正常女性多一条及以上的X染色。超雌综合征是一种发病率极低的染色体疾病，新生婴儿发病的几率仅为1/1000~1/1200。没有明显的临床表现，体态正常，约70%有正常月经，第二性征正常，智力、外貌亦正常，有少数患者有继发闭经。

30%患者可有异常表现。约2/3的患者有智力低下。超雌综合征的染色体核型表现为性染色异常，为47XXX，还有少数患者存在48XXXX的情况。X染色体数目越多，智力损害和发育畸形越严重。

染色体异常检测方法

1. G显带核型分析

● 标本类型：培养后的细胞 

● 报告周期：14-21天 

● 检测原理：染色体核型分析是对羊水细胞进行培养、制片，以分裂中期染色体为研究对象，根据染色体的长度、着丝点位置、长短臂比例、随体的有无等特征，并借助显带技术对染色体进行分析、比较、排序和编号，根据染色体结构和数目的变异情况来进行诊断。 

● 仪器：显微镜 

● 方法缺点：细胞培养耗时长，技术操作复杂，培养失败和制片效果不佳的可能性较高。核型分析分辨率为5-10Mb，不能检出5Mb以下的亚显微结构异常。

2. 荧光原位杂交分析（FISH）

● 标本类型：DNA 

● 技术原理：利用碱基互补的性质，将荧光素标记的探针与组织、细胞核或染色体DNA进行杂交，对细胞中待测核酸进行定性、定位及定量，将染色体复杂和细微的畸变或基因突变清楚显现的细胞遗传学技术。该检测无需细胞培养，分析周期短，灵敏度和特异度均较高常。 

● 仪器：显微镜 

● 方法缺点：检测染色体上有限的已知位置，不能对染色体进行全局分析。结果可能会存在假阳性和假阴性，需与核型分析或其他检测技术结合。

3. 微阵列分析(CMA)

● 样本类型：DNA 

● 报告周期：7-14天 

● 检测原理：一种高分辨率、高通量检测人类基因组DNA拷贝数变异（CNV）的分子核型分析技术。能够检出所有引起基因组不平衡改变的染色体异常，包括所有核型分析能够检出的染色体不平衡变异，以及核型分析无法检出的染色体微缺失与微重复。 

● 仪器：芯片、芯片扫描仪 

● 方法缺点：成本高、临床意义判读能力不足、不同检测平台和芯片检测结果会有一定差异。

4. QF-PCR

● 样本类型：DNA 

● 报告周期：1周 

● 检测原理：一种通过检测遗传标记短串联重复序列(STR)进行快速靶向分子诊断的产前诊断技术。基于PCR扩增和毛细管电泳分离技术，通过定性、定量分析STR的多态性，诊断出13、18、21、X、Y染色体非整倍体异常以及三倍体和母体细胞污染，是一项性价比较高的产前分子诊断技术。据有关数据统计，QF-PCR结果与核型分析相比，对非嵌合型非整倍体检出率为100%，特异性和敏感性均为100%。 

● 仪器：PCR仪、CE（基因分析仪/Sanger测序仪）

5. CNV-seq

● 样本类型：DNA 

● 报告周期：2~3周 

● 检测原理：对样本DNA进行全基因组测序，将测序结果与人类参考基因组碱基序列进行比对，通过生物信息分析以发现受检样本存在的基因拷贝数变异。可检测覆盖23对染色体非整倍体和300余种微缺失/微重复。具有检测范围广，通量高，高分辨率，兼容性好，所需DNA样本量低等优点。 

● 仪器：高通量测序平台 

●方法缺点：无法检测三倍体及多倍体；无法发现染色体相互易位，倒位等染色体平衡性结构重排，也无法区分游离型三体和异位型三体，建议结合核型分析进行诊断；检测提示性染色体拷贝数异常时，为明确是否为嵌合体以及细胞系组成情况，建议进一步行FISH检测等。

* 2019年《低深度全基因组测序技术在产前诊断中的应用专家共识》明确，CNV-seq在产前诊断过程中，建议将CNV-seq技术与荧光定量PCR（QF-PCR）或者短串联重复序列（STR）检测进行联合应用，QF-PCR或STR可对样本的母源污染情况进行判断，确保检测反映胎儿的真实情况。

染色体检测适用人群

● 高龄产妇 

● 产前血清学筛查高风险孕妇 

● NIPT提示高风险的孕妇 

● 超声提示怀疑胎儿存在21/18/13、X和Y异常的孕妇 

● 不良孕产史的孕妇 

● 孕期有致畸因素接触史者 

● 夫妇的近亲中有染色体异常者

检测平台

Sanger测序仪T400是一款体积小巧的创新卡夹式测序仪，基于毛细管电泳平台技术，可帮助客户在实验室开展Sanger测序和片段分析工作，覆盖包括感染性疾病、肿瘤、生殖健康及药物基因组学检测等临床领域，是核酸检测“金标准”平台。

产品特点：

即插即用的卡夹式耗材体积小巧，空间利用率高4通道毛细管，支持6色荧光通道平台开放，应用广泛Sanger测序仪T400可搭配市面上的21、18、13、性染色体倍型检测试剂盒（QF-PCR），基于多重荧光PCR联合毛细管电泳片段分析技术，可体外定性检测人羊水样本基因组21/18/13、性染色体上特异性STR遗传位点和性染色体特异性非STR位点。通过对STR遗传标记进行基因分型，依据STR峰型对目标染色体平均每细胞中的数目进行计数。1个PCR反应检测几十个目标遗传标记，依据遗传标记峰型判断染色体倍型。

除了主要检测21、18、13、X和Y共5种染色体的非整倍体异常，QF-PCR还能检测出三倍体、鉴定母体DNA污染、根据STR等位基因的个性化信息判别多余染色体的亲本来源，为临床提供更多的遗传信息。

参考文献及资料

[1]陈晓,卢英红,何才通.无创产前检测的临床应用研究进展[J].现代医学与健康研究电子杂志,2021,5(06):27-30.

[2]染色体异常相关疾病—染色体数目异常

[3]中国器审丨产前遗传学检测技术进展