染色體拷貝數(shù)變異測序聯(lián)合STR分型在流產物遺傳學分析中的應用

龐 宇，王朝紅，唐俊湘，王森林，朱健生

胚胎染色體異常是導致自然流產的重要原因之一，占自然流產因素的50%～70%[1]，主要為染色體數(shù)目異常如染色體三體、多倍體、X染色體單體等,其次為染色體結構異常如染色體微重復/微缺失、染色體嵌合體、染色體易位等[2]。自然流產不僅對女性的健康造成一定的傷害，而且給社會和家庭增加了負擔。對流產物的染色體檢測，為探究流產的病因，指導孕婦下一次備孕，實現(xiàn)優(yōu)生優(yōu)育，具有重要的意義，本研究采用拷貝數(shù)變異測序(copy number variation sequencing，CNV-Seq)聯(lián)合短串聯(lián)重復序列(short tandem repeats,STR)分型的方法，對150例流產物進行遺傳學檢測，并對結果進行分析，為探究自然流產的遺傳學病因積累臨床資料。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2020年2-7月在安徽省婦幼保健院婦產科就診的150例流產病人。其中初發(fā)流產63例，復發(fā)流產87例，年齡21～44歲；孕6～36+6周，超聲診斷為胚胎停育，其中流產組織46份，絨毛104份；經(jīng)遺傳咨詢，自愿接受流產的病因學檢查，留取流產物(流產組織或絨毛)經(jīng)處理并保存?zhèn)溆?，所有病人均簽署知情通知書?/p>

1.2 方法

1.2.1 流產物的CNV-Seq測序 送檢的流產組織或絨毛，用0.9%氯化鈉溶液反復沖洗，盡量去除母體細胞的污染，放置專用試管內，-20 ℃冰箱保存。選取10 mg的流產組織或絨毛，應用Qiaqen QIAamp DNA Blood Mini Kit試驗盒，提取基因組DNA，利用Covaris S220超聲波破碎儀將DNA打斷，文庫構建、純化、定量、DNA混合文庫在illumina Nocaseq6000測序儀上進行雙端測序，利用Nx Clinical生信分析軟件對染色體非整倍體及100 kb以上的拷貝數(shù)變異(CNV)進行分析，對比至人類基因庫[hg19]或[GRCh37]，并通過OMIM、DGV、 GLINGEN、ClinVar、PubMed、DECIPHER、ISCA、 NCBI、UESC等數(shù)據(jù)庫比對,對檢測結果進行判讀。

1.2.2 流產物STR分型檢測 把DNA樣本進行多重熒光PCR擴增，將其產物在ABI 3500 Dx遺傳分析儀上進行毛細管電泳，檢測出不同分型的相對定位,應用Genc Mapper軟件對結果進行計算分析。

2 結果

2.1 流產物染色體檢測結果 本研究檢測流產物150例，均成功檢測，檢測成功率100%，染色體正常71例(47.33%)，染色體異常79例(52.67%)(見表1)。

2.2 染色體非整倍體、多倍體、嵌合體檢測結果 本研究共檢出染色體非整倍體49例(染色體三體38例，X染色體單體11例)；多倍體7例(69，XXY,4例；69，XXX，3例)，染色體數(shù)目異常在X、16、21號染色體發(fā)生率較高；嵌合體14例，其中16、X號染色體嵌合體發(fā)生率較高(見表2)。

表1 不同類型染色體異常的檢測結果

表2 150例流產物染色體非整倍體、多倍體、嵌合體檢測結果

續(xù)表2

2.3 染色體CNV的檢測結果 本研究共檢出染色體微重復/微缺失4例(2.67%)，同時存在染色體數(shù)目、結構異常3例(2.00%)。涉及1、13、14、17、18號染色體，經(jīng)數(shù)據(jù)庫查詢，均存在不同類型的致病性表型(見表3)。

表3 流產物染色體CNV的檢測結果

3 討論

基于高通量測序的CNV-Seq對流產物染色體的測序，是通過將目標染色體的DNA剪切成小片段，構建文庫，PCR擴增，以及遺傳學信息檢測，克服了傳統(tǒng)細胞核型技術的染色體制備不良、培養(yǎng)失敗、分辨率低等缺點，對染色體非整倍體和染色體CNV可以提供更加準確的遺傳學信息，但對染色體多倍體、單親二倍體、母源性細胞污染的鑒別仍顯不足[3]。而STR分型方法是設計熒光引物擴增特定的序列，再進行毛細管電泳，由熒光峰值面積來表達產物擴增的數(shù)量，通過等倍基因的劑量變化，來診斷染色體數(shù)目異常，對排除母源性細胞污染，以及染色體多倍體、單親二倍體、性染色體數(shù)目異常的診斷具有快速、準確的特點，可彌補CNV-Seq的不足[4]。CNV-Seq聯(lián)合STR分型方法應用于流產物染色體異常的檢測，可覆蓋更大范圍的染色體異常，能實現(xiàn)對流產物的遺傳信息更加準確、全面的診斷，為合理備孕提供科學的依據(jù)。

本研究共檢出染色體異常79例(52.67%)，其中染色體數(shù)目異常56例,包括染色體非整倍體49例；三倍體7例；嵌合體14例；染色體微重復/微缺失4例；同時存在染色體數(shù)目、結構異常3例；單親二倍體2例。本研究的結果提示：導致自然流產最主要的染色體異常為染色體數(shù)目異常(37.33%)，其中主要是染色體非整倍體(32.67%)；其次為嵌合體(9.33%)和三倍體(4.67%)。與自然流產密切相關的染色體異常依次為：45，X、16-三體；69，XNN、21-三體；18-三體；16-三體嵌合體。在染色體異常中的占比依次為13.92%、12.66%、8.86%、7.59%、6.33%、5.06%。相關的臨床表現(xiàn)為：69，XNN，常于孕早期出現(xiàn)流產，胎兒可表現(xiàn)為先天性心臟病，腎臟畸形、腦積水、腦部畸形和脊髓脊膜膨出等；45，X，表現(xiàn)為特納綜合征，胎兒發(fā)育遲緩，身體矮小，先天性性腺發(fā)育不良等，部分胎兒發(fā)生孕早期流產；16染色體三體，表現(xiàn)為早孕期胚胎停育。其他染色體三體也有表現(xiàn)為不同程度的，多樣性的胎兒畸形，胚胎停育、胎兒宮內生長發(fā)育遲緩等臨床表現(xiàn)，但檢出率較低。NIKITINA 等[5]分析了563例自然流產物染色體，染色體正常為296(52.6%),染色體異常為267(47.4%)；導致自然流產最主要的染色體異常依次為非整倍體、三倍體等，且先前胚胎具有異常核型的孕婦再次受孕后，發(fā)生復發(fā)流產的頻率仍很高。因此，自然流產物的遺傳學檢查，對指導再次妊娠具有積極意義。

本研究中染色體嵌合體檢出14例(9.33%)，分布于3、5、6、7、16、21、X號染色體，其中16號染色體三體嵌合體檢出率率最高(2.67%)。16號染色體三體嵌合主要是胚胎早期“三體自救”形成單親二倍體，或為16-三體/16-二體的復合體，臨床表現(xiàn)為：胎兒宮內生長受限、胚胎停育、先天性心臟病、多臟器畸形等[6]。嵌合體的形成可能會增加自然流產的發(fā)生率，且嵌合體中異常核型比例越高，臨床癥狀就越明顯[7]。單親二倍體可能因涉及遺傳印跡基因、隱性基因純合突變等,使胎兒出現(xiàn)各種臨床綜合征,表現(xiàn)為胎兒宮內生長受限、器官畸形、胚胎停育等臨床癥狀。本研究中染色體微重復/微缺失以及同時合并染色體數(shù)目異常的共7例(4.67%)，均存在不同類型的致病性表型。其中22q11.2微缺失可能導致DiGeorge綜合癥、腭心面綜合癥、TaKao綜合癥等，臨床表現(xiàn)包括多種先天畸形：先天性心臟、胸腺發(fā)育不全、甲狀旁腺功能減退和/或面部畸形。隨著時間的推移可能出現(xiàn)的其他臨床問題是自身免疫、腎功能不全、發(fā)育遲緩、胚胎流產、惡性腫瘤和神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)，如精神分裂癥等[8]。17q12微重復涉及Chareot-Marie Tooth病1A型的發(fā)生以及壓迫麻痹性神經(jīng)病變，表現(xiàn)為一種慢性進行性肌萎縮癥[9]。 1q21.1微缺失綜合癥表現(xiàn)為小頭畸形 、癲癇發(fā)作、發(fā)育遲緩和各種先天性異常，如心臟異常和泌尿生殖系統(tǒng)異常等，以及成人期精神分裂癥的發(fā)生相關[10]。 18p11.32微缺失最常見的特征包括嚴重程度不一的智力低下、身材矮小、流產、前腦無裂畸形、顱面畸形以及言語和認知發(fā)育遲緩。其他較少見的臨床癥狀包括行為障礙、心臟畸形、肌張力障礙、生長激素缺乏和自身免疫性疾病[11]。染色體CNV也是導致自然流產的重要因素[12-13]，但其檢出率較染色體數(shù)目異常低。如檢查結果為致病性CNV，還需進一步明確其為新發(fā)突變，還是來源于父母。對于檢查結果為非致病性的CNV，可能應尋找CNV遺傳因素之外的自然流產病因如精子畸形、婦科疾病、內分泌疾病、感染、藥物、化學毒物、自身免疫疾病等,可為再次備孕的產前診斷、遺傳咨詢提供有價值的臨床資料。

綜上所述，染色體非整倍體是自然流產的主要遺傳學原因。流產物的遺傳學的檢測，仍需更多的樣本量的臨床研究。對流產物染色體易位、倒位、單基因病等檢測仍面臨著一定的困難，仍需選擇更多精準的檢測方法，避免漏檢。對流產物染色體異常的病人，還應結合夫妻雙方染色體的檢測，從而明確染色體異常的來源，指導再次妊娠?？傊瑢α鳟a物的遺傳學檢測可以從基因層面揭示自然流產的病因，對提高生育質量，減少出生缺陷，實現(xiàn)優(yōu)生優(yōu)育具有重要的意義。