NIPS在染色體非整倍體及微重復(fù)微缺失綜合征篩查中的應(yīng)用分析*

楊 嵐，肖建平，王念怡，蘇靖娜，陶荷花，江靜穎

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫婦幼保健院醫(yī)學(xué)遺傳與產(chǎn)前診斷科，無錫 214002)

染色體數(shù)目異常是導(dǎo)致出生缺陷的重要遺傳因素之一。21-三體、18-三體和13-三體在活產(chǎn)兒中較常見，是目前產(chǎn)前檢測的主要染色體病類型。孕婦血清學(xué)唐氏篩查和超聲軟指標可進行21-三體和18-三體的風險評估，但存在假陽性率高和假陰性問題[1]。NIPS是一項借助于第二代高通量測序捕獲母體外周血中胎兒游離DNA(cell-free fetal DNA，cffDNA)信息的新技術(shù)，對21-三體、18-三體和13-三體的檢測具有較高的準確度，目前已被廣泛整合到常規(guī)產(chǎn)檢內(nèi)容中[2]。近年來鑒于NIPS全基因組檢測的特性，越來越多的研究將篩查范圍擴大到性染色體異常(sex chromosomal aneuploidies，SCAs)、罕見常染色體三體(rare autosomal trisomies，RATs)及拷貝數(shù)變異(copy number variations，CNVs)等[3-5]，以期為進一步預(yù)防出生缺陷提供助力。本研究通過回顧分析行NIPS的13442例孕婦的臨床資料，探討NIPS對染色體非整倍體和CNVs的篩查性能和臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年1月至2021年6月在南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫婦幼保健院接受NIPS檢測的13442例孕婦。孕婦年齡18～46歲，平均(31.25±4.81)歲。排除標準:雙胎或多胎妊娠；BMI≥40kg/m2；非自然受孕；拒絕隨訪或失聯(lián)；1年內(nèi)接受過異體輸血或移植手術(shù)等；有精神類疾病、嚴重貧血和惡性腫瘤等嚴重疾病者。本研究已通過無錫市婦幼保健院倫理委員會審批，孕婦均獲得知情同意。

1.2 檢測方法 采集孕婦外周血5mL并分離血漿。利用MagPure Circulating DNA LQ Kit(廣州美基生物科技有限公司)提取血漿中游離DNA，質(zhì)檢合格后進行文庫構(gòu)建。高通量測序在Nextseq 550AR平臺(安諾優(yōu)達基因科技(北京)有限公司)進行，單端測序讀長40bp，每份樣本的最低測序數(shù)據(jù)量為4.2M reads。下機數(shù)據(jù)經(jīng)質(zhì)控審核后，比對至人類參考基因組(版本號GRCh37/hg19)，根據(jù)Z檢驗判斷胎兒發(fā)生染色體非整倍體的風險：|Z|≥4時直接判為高風險；3≤|Z|<4時重新建庫，若再次測序分析后|Z|≥3時則判定為高風險。

1.3 產(chǎn)前診斷 對所有篩查到染色體非整倍體和CNVs高風險的孕婦進行遺傳咨詢，經(jīng)孕婦知情同意，通過B超引導(dǎo)定位經(jīng)腹穿刺抽取20mL羊水后進行產(chǎn)前診斷。對所有染色體非整倍體和CNVs高風險孕婦給予G顯帶核型分析，同時給予染色體微陣列分析(chromosomal microarray，CMA)。對NIPS篩查低風險者，采用病案系統(tǒng)和電話等方式進行信息追蹤，記錄妊娠結(jié)局和新生兒健康狀況。

2 結(jié) 果

2.1 NIPS的篩查性能 13442例孕婦中共檢測出386例高風險，總陽性率為2.87%，包括104例常見三體、60例RATs、124例SCAs、93例CNVs及5例復(fù)合異常。386例高風險孕婦中，81例拒絕羊水穿刺并繼續(xù)妊娠至分娩，1例拒絕羊水穿刺隨后發(fā)生自然流產(chǎn)，2例在外院行產(chǎn)前診斷并最終引產(chǎn)，2例因超聲發(fā)現(xiàn)畸形而引產(chǎn)，1例術(shù)后1月胚胎停育，1例在羊水穿刺前流產(chǎn)，最終共298例孕婦實施了產(chǎn)前診斷。由表1可見，NIPS針對常見三體的篩查性能總體較好，靈敏度達100%，特異度達99.5%以上，復(fù)合PPV為64.89%(61/94)，復(fù)合假陽性率為0.25%(33/13381)。NIPS對其他常染色體異常的篩查準確性很低，42例RATs全部證實為假陽性，PPV為0。SCAs方面，對47,XXY和47,XYY篩查性能相對較好，PPV超過50%(分別為77.78%和55.56%)，但對45,X篩查性能較差，PPV僅有12%。對CNVs，23例經(jīng)確診與NIPS報出的CNVs位置較為一致，3例不一致，PPV為44.23%。此外有5例孕婦檢出復(fù)合異常，包括4例RATs+CNVs和1例SCAs+CNVs，后經(jīng)產(chǎn)前診斷證實均為假陽性。見表1。

表1 NIPS篩查染色體非整倍體的性能

2.2 產(chǎn)前SCAs和CNVs病例的妊娠結(jié)局 35例(其中2例無創(chuàng)篩查提示不確定性染色體異常類型病例)經(jīng)產(chǎn)前診斷為SCAs的病例中，經(jīng)遺傳咨詢選擇終止妊娠者25例(68.57%)，包括5例45,X(83.3%，5/6)、4例47,XXX(80%，4/5)、13例47,XXY(81.25%，13/16)以及3例47,XYY(60%，3/5)。26例經(jīng)產(chǎn)前診斷為CNVs的病例中9例經(jīng)遺傳咨詢后選擇終止妊娠(占34.62%)(表2)，其中6例評級為“致病性”或“可能致病性”，3例為“意義未明”。19例“意義未明”的CNVs中84.21%(16/19)選擇了繼續(xù)妊娠并順利分娩，隨訪結(jié)果暫未見新生兒表型異常。見表2。

表2 26例產(chǎn)前診斷異常病例的CNVs檢測結(jié)果及妊娠結(jié)局

3 討 論

自2011年以來，NIPS由于在21-三體、18-三體和13-三體等3種常見三體篩查中的出色表現(xiàn)，在產(chǎn)前診斷領(lǐng)域獲得了廣泛的認可。我國衛(wèi)生健康委員會及美國婦產(chǎn)科醫(yī)師協(xié)會均發(fā)布了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范或指南，將NIPS用于常見三體的產(chǎn)前篩查[6]。本研究顯示，NIPS的復(fù)合假陽性率為0.25%，復(fù)合PPV為64.89%。靈敏度均為100%，特異度接近100%，與其他無創(chuàng)技術(shù)平臺報道的相符[7-8]。本研究的PPV分別為83.33%(21-三體)、37.04%(18-三體)和14.29%(13-三體)，略低于前述文獻報道[7-8]，可能受入組人群的發(fā)病率及后續(xù)拒絕侵入性產(chǎn)前診斷的影響，但通過產(chǎn)前診斷進一步確診十分必要。

隨著NIPS在常見三體篩查的廣泛應(yīng)用，其他染色體或基因組異常(如RATs、SCAs和CNVs)檢測日益受到臨床關(guān)注。2021年7月，劉維強等[9]發(fā)布了我國首個擴展性NIPS專家共識，建議將45,X、47,XXY以及10種CNVs也納入篩查范圍，但對RATs、47,XXX、47,XYY和其他CNVs未做要求。本研究結(jié)果顯示，NIPS對RATs的篩查性能極低，這與國內(nèi)外一些研究報道較一致[10-11]。原因可能與胎盤嵌合體有關(guān)，提示大多數(shù)RATs高風險孕婦可能無需接受侵入性產(chǎn)前診斷。此外，臨床上非嵌合的RATs胎兒通常會在孕早中期流產(chǎn)，很難有活產(chǎn)兒出生，因此美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)和基因組學(xué)會不推薦NIPS用于13、18、21號染色體以外的胎兒RATS的篩查。

因NIPS對不同類型SCAs的篩查性能差異較大，目前對于胎兒SCAs的檢出價值及是否應(yīng)將SCAs作為目標檢測疾病尚存爭議。本研究中47,XXX、47,XXY和47,XYY的PPV相對較高(分別為45.45%、77.78%和55.56%)，但45,X的PPV僅有12%，篩查性能較差。4種性染色體數(shù)目異常的PPV與Lu等報道的相近[4]，略低于國內(nèi)一大樣本量的結(jié)果[12]。盡管不同報道PPV有所差異，但本文對4種性染色體數(shù)目異常的總PPV(34.1%)與多數(shù)研究結(jié)果相符[13-14]。性染色體異常的PPV低于常見染色體三體,與性染色體異常發(fā)病率較低也有關(guān)[4]。而其中45,X的PPV最低的原因主要有：(1)X和Y染色體分別有1098個和78個基因，X和Y染色體上的58個基因均同源，且其中29個基因都在性染色體末端；(2)可能與X染色體GC含量波動致染色體高度可變擴增有關(guān)。(3)X染色體選擇性失活也可造成假陽性[16]從而降低PPV。(4)限制性胎盤嵌合也是一常見原因[17]。母體非整倍體嵌合、正常女性白細胞有與年齡有關(guān)的X染色體丟失現(xiàn)象，也會影響NIPS對45,XO的篩查效率[4，18]。目前基于cell-free DNA的NIPS技術(shù)平臺很難進一步降低假陽性，今后需考慮借助其他方式如超聲結(jié)構(gòu)篩查或cell-based NIPS等來提高篩查性能，以防過度產(chǎn)前診斷和引起不必要的孕婦焦慮。本研究SCAs的妊娠終止率68.57%，高于魏鳳香等[19]的報道(52.90%)。其中45,X和47,XXY(分別為80%和81.25%)的妊娠終止率明顯高于47,XXX和47,XYY(44.44%和60.00%)。需注意的是，近年隨著治療方法的不斷進步，對45,X和47,XXY的生育影響正在減小[20-21]，因此遺傳咨詢需更為謹慎，應(yīng)充分了解SCAs的表型差異、各癥狀的治療進展及不孕不育的輔助治療等。此外，還應(yīng)建議孕婦盡早檢測，以便盡早對患者實施干預(yù)和護理，防止錯過早期醫(yī)療干預(yù)的最佳時機。

本研究中52例CNVs高風險孕婦確診26例存在微缺失/微重復(fù)，其中23例為真陽性，PPV為44.23%，與國內(nèi)學(xué)者報道[8]基本相符，較Wang等[22]報道的略低。本研究NIPS的測序深度通常在4～7M之間，雖對CNVs有一定篩查價值，但PPV仍不理想，如通過加大測序深度至20M，對于大于3MB的CNVs，特異性有望提高至97%以上，同時提高診斷的準確率[23]。CNVs涉及了2q33.1缺失綜合征、15q11q13重復(fù)綜合征、DiGeorge及22q11.2重復(fù)綜合征。除1例15q11q13重復(fù)綜合征孕婦經(jīng)遺傳咨詢后選擇繼續(xù)妊娠外，其余均選擇了引產(chǎn)。

本研究尚存在一定局限性，對SCAs、CNVs的陰性預(yù)測值、特異性等指標尚無法明確。導(dǎo)致假陰性的因素有胎兒游離DNA濃度低、限制性胎盤嵌合、母體惡性腫瘤等，加之多數(shù)性染色體異?；純撼錾鷷r往往無明顯異常表型，與生育有關(guān)的異常表型至生育年齡才體現(xiàn)。同樣，很多CNVs具有隱匿性，癥狀出現(xiàn)較晚，故目前無法準確獲知假陰性情況。今后，有待進一步加大對孕婦、新生兒的染色體篩查力度，同時擴大研究樣本量，以更好地評價NIPS的篩查性能。

綜上，NIPS對常見三體的篩查性能較好，但對RATs篩查準確性極低，不推薦列入篩查范圍。對4種性染色體異常有一定篩查價值，但45,X的篩查性能最低，今后應(yīng)考慮借助新技術(shù)方法來提高檢測準確度。對CNVs的篩查性能尚可，但由于拷貝數(shù)變異在臨床上的表現(xiàn)更為復(fù)雜，因而除需進一步提高其檢測性能外，還應(yīng)加強遺傳解讀和咨詢能力。此外，對于妊娠高危人群，多技術(shù)聯(lián)合篩查和診斷十分重要，需要根據(jù)患者實際情況做出合理選擇。