无创产前基因检测在胎儿性染色体疾病筛查中的应用

更新时间:2023-06-27 09:19:26 阅读: 评论:0

·论著·《中国产前诊断杂志(电子版)》 
2020年第12卷第1期无创产前基因检测在胎儿性染色体疾病筛查中的应用
姚润斯 马容 揭深秋 赵卫华 (深圳市第二人民医院产前诊断中心,广东深圳 
518035)【摘要】 目的 探讨无创产前基因检测(non invasiveprenatalgenetictesting
,NIPT)在胎儿性染色体疾病中的临床价值。方法 统计深圳市第二人民医院2016年3月至2019年6月行NIPT的16119例单胎孕妇中提示21 三体、18 三体、13 三体、性染色体异常和其他染色体异常的阳性率;对比2016年3月至2019年6月NIPT示“胎儿性染色体异常”与本院染色体核型结果。结果 ①
NIPT对21 三体,18 三体,13 三体,性染色体异常和其他染色体异常筛查的阳性率分别为0.42%(68/16119),0.10%(16/16119),0.07%(11/16119),0.38%(61/16119)和0.22%(36/16119)。②47例“NIPT示胎儿性染色体异常”者中,确诊为性染色体疾病者26例,阳性预测值55.32%。其中,NIPT
对胎儿性染色体数目偏多的阳性预测值为91.30%(21/23),对胎儿性染色体数目偏少的阳民族英雄马本斋
性预测值20.0%(4/20
),对胎儿性染色体数目异常的阳性预测值25.0%(1/4)。结论 
NIPT可作为胎儿性染色体疾病的筛查方法,但由于其对性染色体偏少和性染色体数目异常的假阳性率较高,检测阳性者仍需要做侵入性产前诊断确诊
。【关键词】 性染色体异常;无创产前基因检测;游离胎儿DNA【中图分类号】    【文献标识码】 
A犇犗犐:10.13470/j.cnki.cjp
d.2020.01.004 通信作者:赵卫华,E mail:zwhzyz123@163.com基金项目:深圳市科创委面上项目(JCYJ20170817172241688
)犃狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅犳狀狅狀 犻狀狏犪狊犻狏犲狆狉犲狀犪狋犪犾犵犲狀犲狋犻犮狋犲狊狋犻狀犵犻狀狊犮狉犲犲狀犻狀犵屈服的英文
狅犳犳犲狋犪犾狊犲狓犮犺狉狅犿狅狊狅犿犪犾犪犫狀狅狉犿犪犾犻狋犻犲狊犢犪狅犚狌狀狊犻,犕犪犚狅狀犵,犑犻犲犛犺犲狀狇
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狕123@163.犮狅犿【犃犫狊狋狉犪犮狋】 犗犫犼犲犮狋犻狏犲 Toinvestigatetheclinicalvalueofnoninvasiveprenatalgenetictesting(NIPT)infetalsexchromosomaldiseasesbystatisticsofthepositiverateoffetalsexchromosomalabnormalitieswithNIPTinourhospitalandcomparing
theresultsofNIPTandamniocentesis.犕犲狋犺狅犱狊 FromMarch2016toJune2019,16119singlepregnantwomenwhounderwentNIPTinourhosp
italwerestudied.Thepositiveratesofpatientswithtrisomy21,trisomy18,trisomy
13,sexchromosomalabnormalitiesandotherchromo
somalabnormalitieswererecorded.“NIPTsuggestivesexchromosomalabnormality
”frommarch2016toJune2019andtheirkaryotypesinourhospitalwerecompared.犚犲狊狌犾狋狊 ①Thep
ositiveratesofNIPTfortrisomy21,trisomy18,trisomy
13,sexchromosomalabnormalitiesandotherchromosomalabnormalitieswere0.42%(68/16119),0.10%(16/16119),0.07%(11/16119),0.38%
(61/16119)and0.22%(36/16119)respectively.②Amongthe47preg
nantwomenbecauseof“NIPTsuggestivesexchromosomalabnormalities”,26casesofthemwerediag
nosedasdifferentsexchromosomaldiseases,witha
positivepredictivevalueof55.32%.Amongthem,thepositivep
redictivevalueofNIPTforhighnumberofsexchromosomeswas91.30%(21/23).Thepositivep
redictivevalueofNIPTforlow4
《中国产前诊断杂志(电子版)》 2020年第12卷第1期·论著·  sexchromosomesnumberwas20.0%(4/20).ThepositivepredictivevalueofNIPTforabnormalnumber
offetalsexchromosomeswas25.0%(1/4).犆狅狀犮犾狌狊犻狅狀 NIPTcanbeusedasascreeningmethodforsex
chromosomaldiseases.Becauseofitshighfalsepositiverateinlowsexnumberofchromosomesand
abnormalnumberofsexchromosomes,invasiveprenataldiagnosisisstillneededforthosewhoare
positive.
【犓犲狔狑狅狉犱狊】 Sexchromosomalabnormalities;Non invasiveprenatalgenetictesting;FreefetalDNA
  1997年,卢煜明[1]教授首次发现孕妇外周血中存在游离胎儿DNA,随后各研究机构开始竞相开发相关技术,以鉴定、定量和测序妊娠期孕妇外周血中的游离胎儿DNA,从而筛查染色体非整倍体异常和其他遗传疾病。2011年10月,无创产前基因检测(non invasiveprenatalgenetictesting,NIPT)首次用于21 三体综合征的商业化检测,后来发展到筛查18 三体、13 三体综合征以及胎儿性别的鉴定等。最近一项针对37个研究进行的游离胎儿DNA非整倍体筛查的meta分析发现,NIPT对21 三体、18 三体和13 三体的汇总加权检测率分别为99.2%、96.3%和91.0%[2],可见NIPT对21 三体、18 三体和13 三体的检测有很高的准确性。
目前有研究表明,NIPT不仅可以检测常染色体疾病,其对性染色体非整倍体的检测也有较高的准确性[3]。值得注意的是,性染色体非整倍体的发生和孕妇年龄无关,发生率在人群中为1/50
0[4],活产率为1/350~1/400[5]。常见的性染色体非整倍体是Turner综合征(45,XO)、超雌综合征(47,XXX)、超雄综合征(47,XYY)和克氏综合征(47,XXY)。性染色体非整倍体的患者表型差异巨大,到目前为止,尚无方法能准确预测患者将出现的临床症状。因此,对性染色体非整倍体患者进行产前筛查和诊断,有利于患者的进一步教育和医疗护理。目前除NIPT外,尚未发现其他能检测出胎儿性染色体非整倍体疾病的方法[6]。
本文通过统计2016年3月至2019年6月在深圳市第二人民医院行NIPT的16119名单胎孕妇中提示21 三体、18 三体、13 三体、性染色体异常和其他染色体异常的患者数量,同时对因“NIPT提示性染色体异常”的47名患者行羊膜腔穿刺术及染色体核型分析进行确诊。从而明确NIPT对染色体疾病的检出率,以及评价NIPT在性染色体异常中的临床应用价值。
1 资料与方法
1.1 基本资料 选取2016年3月至2019年6月在深圳市第二人民医院行NIPT的16119例单胎孕妇作为研究对象,所有检测的孕妇本人近期未接受过异体输血、移植手术和干细胞治疗等,并签署知情同意书,统计提示21 三体、18 三体、13 三体、性染色体异常和其他染色体异常的患者数量。选取2016年3月至2019年6月因“NIPT提示性染色体异常”在本院行侵入性产前诊断的47名患者,追踪随访染色体核型分析结果。
1.2 无创基因检测方法 采集5ml孕妇外周血,经离心后取上清血浆,按照核酸提取试剂盒操作说明书从中提取游离DNA,经修复末端、接头连接、PCR扩增和文库定量等,依托IonProton平台,使用BioelectronSeq4000高通量测序仪器进行高通量基因测序,测序结束后,用无创产前管理软件分析数据,计算出犣值,根据每个样本的犣值预测胎儿患染色体异常的风险比率。
1.3 羊水/脐血细胞培养和核型分析“NIPT提示性染色体异常”的患者,在充分告知其羊水/脐血穿刺风险的情况下,签署知情同意书。在超声定位下行羊膜腔/脐血穿刺术,抽取羊水30ml或脐血3ml,在遗传实验室行细胞培养,常规固定、制片和染色处理后,根据国际人类细胞遗传学命名体系(ISCN2009)进行核型分析及计数。
2 结果
2.1 NIPT对性染色体的筛查情况 16119例在本院行NIPT的单胎妊娠妇女均完成游离胎儿DNA
刘荣山
·
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2020年第12卷第1期的检测,结果共报告异常192
例,筛查阳性率为1.19%。包括21 三体68例(筛查阳性率0.42%),18 三体16例(筛查阳性率0.10%),13 三体11例(筛查阳性率0.07%),性染色体异常61例(筛查阳性率0.38%),其他染色体异常36例(筛查阳性率0.22%)。2.2 羊水/脐血细胞染色体核型分析结果 47例因“NIPT提示性染色体异常”在本院行羊水/脐血穿刺的孕妇中,经染色体核型分析,有26例被确诊为胎儿患有不同类型的性染色体疾病,阳性预测值为55.32%,假阳性率为44.68%。23例NIPT提示性染色体数目偏多者中,确诊为胎儿性染色体数目偏多的数量为21例,阳性预测值为91.30%
,假阳性率为8.70%。其中13例确诊为47,XXY,4
电驴服务器
例确诊为47,XXX,1例确诊为45X[94]/47,XXX
[6],3例确诊为47,XYY。20例NIPT提示性染色体数目偏少者中,有2例确诊为45,XO,2例确诊为嵌合体,分别为45,X[9]/46,X,i(q10)[42]和45X[9]/46,XN[61]。阳性预测值为20.0%
假阳性率为80.0%。NIPT提示性染色体数目异常者4
例,确诊为性染色体异常者1例,阳性预测值为25%
,假阳性率为75%。见表1和表2
。表1 2016年3月至2018年7月NIPT提示性染色体异常的病历资料例号
年龄(岁)
孕周
(周)
NIPT
琴声结果羊穿/脐穿结果
是否一致
125
20
+2性染色体数目偏多47,XXY一致23218+5性染色体数目偏少46,XN不一致33318+5性染色体数目偏多47,XXY一致42418+1性染色体数目偏少46,XN不一致53020+2性染色体数目偏多47,XXX一致63218+3性染色体数目偏多47,XYY一致73318+2性染色体数目偏多47,XXY一致82818+1性染色体数目偏少46,XN不一致92920+3性染色体数目偏少46,XN不一致103919+1性染色体数目偏多47,XXY一致113222+4性染色体数目偏多47,XXY一致122821+3性染色体数目偏多46,XN不一致132517+5性染色体数目偏少45,X一致143621+1性染色体数目偏多47,XYY一致152819+4性染色体数目偏少46,XN不一致163118+2性染色体数目偏多47,XXX一致172719性染色体数目偏少45,X[9]/46,X,i(q
10)[42]一致182621性染色体数目偏少46,XN不一致193918+3性染色体数目偏少46,XN不一致202820+2性染色体数目偏多47,XXX一致212818+6性染色体数目偏少46,XN不一致223318+5性染色体数目偏多47,XXY一致233325+6性染色体数目偏少46,XN不一致243118+6性染色体数目偏少46,XN不一致252818+6性染色体数目异常46,XN不一致262319+1性染色体数目异常46,XN
不一致273523性染色体数目偏少46,XN不一致282918+6性染色体数目偏少45X[9]/46,XN[61]一致293421性染色体数目异常45X[14]/46,XX[86]一致302318+6性染色体数目异常46,XN不一致312919+2性染色体数目偏少46,XN不一致322623+4性染色体数目偏少46,XN不一致333026+4性染色体数目偏多47,XXY一致342819+4性染色体数目偏多46,XN一致353719+2性染色体数目偏多47,XXY一致36
2520+1
性染色体数目偏多
47,XYY
一致
《中国产前诊断杂志(电子版)》 
2020年第12卷第1期·论著· 
续表
37
30
18+2
性染色体数目偏多
47,XXY
一致
382818性染色体数目偏多47,XXY一致392618+3性染色体数目偏少46,XN不一致403722+5性染色体数目偏少45,X一致412221+6性染色体数目偏多47,XXY一致422819+3性染色体数目偏多47,XXY一致432922+3性染色体数目偏少46,XN不一致442920性染色体数目偏少46,XN不一致452324+1性染色体数目
偏多46,XXX一致463120+1性染色体数目偏多45X[94]/47,XXX[6]一致47
28
21
性染色体数目偏多47,XXY
一致
表2 
性染色体异常核型阳性情况类型NIPT(例)羊水/脐血穿刺(例)阳性预测值(%)假阳性率(%
)性染色体数目偏多232191.308.70
性染色体数目偏少20420.0080.00性染色体数目异常4125.0075.00总计472655.3244.68
3 讨论在NIPT应用于临床之前,若唐氏筛查提示异常,侵入性产前诊断便成了唯一的进一步检查手段,但因侵入性产前诊断可造成流产,导致很多孕妇拒绝行侵入性产前诊断。而NIPT可避免胎儿流产的风险,并且有较高的准确性[7],因此成为了越来越多孕妇的选择。与唐氏综合征产前筛查相比,NIPT的检出率更高(96.52%比85.9%),理论上将侵入性产前诊断的数量减少了60%,理论上也减少了73.5%的正常妊娠丢失率[8]。美国一家医院的回顾性研究显示,在2012年引入NIPT后,羊膜穿刺术和绒毛穿刺术分别减少了76%和54%[9]。16119名在本院行NIPT的单胎孕妇中,不仅检测出了68例21 三体(筛查阳性率0.42%)、16
例18 三体(筛查阳性率0.10%)、11例13 三体(筛查阳性率0.07%),还检测出了36例其他常染色体异常(筛查阳性率0.22%)。表明NIPT也可以检测出除21 三体、18 三体和13 三体以外的其他常染色体疾病,但是本研究缺乏对这部分人群的追踪随访,无法得知确诊结果。从技术上来说,NIPT可以检测所有常染色体疾病。国际产前诊断协会(InternationalSocietyforPrenatalDiagnosis,ISPD)表示,NIPT可以用于检测临床重要且意义明确的其他常染色体三体综合征。但是美国医学遗传与基因组学会(AmericanCollegeofMedicalGeneticsandGenomics,ACMG)并不建议使用NIPT来检测除21 三体、18 三体和13 三体以外的其他常染色
体疾病,美国妇产科医师学会(AmericanCongressofObstetriciansandGynecologists,ACOG)也没有提及NIPT是否可以检测除21 三体、18 三体和13
三体以外的其他常染色体疾病。16119名在本院行NIPT
相生相克五行
的单胎孕妇中,提示性染色体异常者61例(筛查阳性率0.38%
),筛查阳性率和国内同类研究基本一致[10]。有研究表明
,45,XO在妊娠中的发生率为1%~1.5%[11],是首次妊娠流产的常见原因(占总流产率23%)[12]。47
,XXX和47,XYY核型的个体表型是高度可变的,这种可变性可能是社会或认知方面的不足造成的。
而47,XXY有典型的表型且与不孕相关[13]。性染色体疾病在胎儿期没有显性临床症状或超声异
常[14],早期和中期血清学筛查也不能检测出性染色
体异常。除了NIPT以外,目前没有其他的方式能够筛查性染色体疾病,因此,NIPT
在对性染色体疾病的筛查中显示出了越来越重要的地位。国外一项前瞻性研究显示,NIPT
对性染色体非整倍体的阳性预测值为48.4%
(根据特定的性染色体三体,其阳性预测值的范围为30%~
67%)[15]。47例因“NIPT提示性染色体异常”在本院行羊膜腔穿刺术或脐静脉穿刺术的孕妇中,经染色体核型分析确诊,有26
例被确诊为不同的性染色体疾病,阳性预测值为55.32%,假阳性率为44.68%
,和国外的研究基本一致。本研究中,对性染色体数目偏多的阳性预测值高达91.30%,表明NIPT
对检测性7
·论著·《中国产前诊断杂志(电子版)》 2020年第12卷第1期
染色体偏多有很高的准确性。而对于性染色体数目异常的阳性预测值为25.0%,表明NIPT对性染色体数目异常的检测准确性低。而对于性染色体偏少,本研究中的阳性预测值仅为20.0%。国内有研究表明,NIPT对45,XO的阳性预测值为0[16],另一项研究显示,NIPT对45,XO的阳性预测值为40%[17]。可见,不同的研究均显示对性染色体偏少的阳性预测值均较低。
本研究中NIPT对性染色体数目异常和性染色体数目偏少的阳性预测值较低的原因,可能与以下因素有关。①X染色体上胞嘧啶和胸腺嘧啶含量的偏移;X和Y染色体高度同源,不易分辨,而且Y染色体和其他染色体有较多的相似片段,使测序性噪比降低[17];②游离胎儿DNA的主要来源是胎盘滋养层组织,胎盘的染色体组成可能与胎儿不一样,这种现象被称为局限性胎盘嵌合现象,是游离胎儿DNA筛选试验产生假阳性结果的常见原因;③母体染色体核型异常:包括先前未知的母体嵌合体(例如低比例嵌合的母亲Turner综合征)和母体拷贝数变异[18];④母源性肿瘤:2013年发表了第一篇关于游离胎儿DNA筛查结果假阳性,随后诊断为母亲恶性肿瘤的报道[19]。这可能和肿瘤细胞的细胞遗传学异常有关;⑤母体的健康状况,但是目前尚没有报道指出孕妇健康状况和NIPT结果的确切关系。
对于NIPT在性染色体非整倍体中的应用问题,ACMG在2016年发表的声明指出,应告知所有孕妇NIPT应用可以扩展到性染色体非整倍体筛查,并应告知患者NIPT对于性染色体非整倍
体筛查假阳性率较高这一情况[20]。而ACOG建议所有孕20周内的孕妇,不论年龄,均可行NIPT[21]。
综上所述,NIPT不仅可以检测出常染色体异常,还能检测出性染色体异常。但是,由于NIPT对性染色体异常检测的假阳性率较高,因此,当NIPT发现性染色体异常时,需要进一步行侵入性产前诊断。与常染色体三体相比,大多数性染色体非整倍体患者,除了45,XO外,很少有严重的身体异常,这使得NIPT阳性者的产前咨询和决策复杂化。因此,提高NIPT对性染色体筛查的准确率非常重要。最近,NIPT已经扩大了游离胎儿DNA的检测范围,包括对性染色体非整倍体、微缺失综合征,甚至双胎的21 三体、18 三体、13 三体的检测[22,23]。随着数据积累,NIPT对性染色体异常的检测一定会越来越受到重视。
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