妇产科

染色体重复或缺失的诊断与临床处理

作者:佚名 来源:协和妇产科文献月报 日期:2017-03-01
导读

         临床上主要见到两类拷贝数变异(CNV):复发性和非复发性。复发性CNV产生于减数分裂时的非等位同源重组,系大的重复序列断裂后发生连接。因为断裂点常位于固定的区域,所以这类CNV在不同个体中的情况基本一致。与之不同,非重复性CNV的断裂点处于的特定序列区域,并不是基因组本身结构特殊性决定的,其产生的机理包括非同源性的末端连接、复制叉停止和模板转换。因此,虽然两个无亲缘关系的个体之间可能有非复发性CNV的重叠,但是断裂点并不一样。据估计,基因组大约有4.8%-9.5%属于CNV,有报道称,即使多达100个非剂

关键字:  染色体 

        一、染色体重复和缺失的来源和种类

        临床上主要见到两类拷贝数变异(CNV):复发性和非复发性。复发性CNV产生于减数分裂时的非等位同源重组,系大的重复序列断裂后发生连接。因为断裂点常位于固定的区域,所以这类CNV在不同个体中的情况基本一致。与之不同,非重复性CNV的断裂点处于的特定序列区域,并不是基因组本身结构特殊性决定的,其产生的机理包括非同源性的末端连接、复制叉停止和模板转换。因此,虽然两个无亲缘关系的个体之间可能有非复发性CNV的重叠,但是断裂点并不一样。据估计,基因组大约有4.8%-9.5%属于CNV,有报道称,即使多达100个非剂量敏感基因被完全删除,也不会产生表型的改变。

        二、染色体缺失和重复在产后、产前和胚胎植入前的发生率

        1.产后和产前阶段

        染色体大片段的缺失和重复在新生儿中的发生率较低。报道的先天性畸形登记数据中,染色体缺失的发生率约0.3-2/10000,在新生儿调查中其发生率约0.5-1/10000。一项更近期的研究提示4.7%的染色体异常属于缺失性的,包括微缺失,发生率约1.99/10000。而重复性异常则更加少见,发生率约0.7/10000,占所有报告的染色体异常的1.6%。

        尽管大片段缺失和重复较少发生,染色体的微缺失和微重复(MM)占了亚染色体水平CNV的绝大部分,且其中相当一部分已被明确是致病性的。这类特殊种类的复发性CNV被称为基因组病,在机制上和表型上基因组不平衡的最佳代表。基因组病是指染色体部分重复或缺失引起的一类综合征,通常重复或缺失小于5Mb,片段横跨多个基因,无法通过传统的细胞遗传学或高分辨率核型分析(2-5Mb)发现。MM对于健康和发育的影响差异巨大,取决于缺失/重复和影响在基因组中的位置,以及累及基因的数量。系统性的使用CMA技术帮助我们发现在10%-15%的多发先天畸形、孤独症患者中存在亚显微镜水平的染色体非平衡改变。经典的例子是17p12的重复和缺失,由于PMPP22基因差异性的剂量效应,这种改变会导致Charcot-Marie-Tooth病1A型的发生和压迫性麻痹等遗传性神经病变。这两种复发性的、相反的致病性CNV是最早被描述的基因组病中的两种。目前有超过200种微缺失/微重复综合征已经被描述和分类。分类的基本步骤以及产前、产后临床处理的依据是数据库,如关于致病性CNV的Decipher、Ecaruca、ICSA数据库,以及关于健康对照中CNV的DGV数据库。这些数据库有助于我们识别许多重复性的CNV是致病性还是良性的。

        在妊娠过程中,通过CMA检测到的致病性MM具有可观的发病率。Wapner等报道了产前诊断的普通人群中MM的种类和发生率。在3822份核型正常的胎儿标本中,96份(2.5%)发现了具有临床意义的MM;3.4%的样本有临床意义不明的MM。他们还对产前诊断的指征进行了分组:超声异常和高龄但超声正常的人群。在可疑生长或结构异常的胎儿样本中,2.8%存在具有相关临床意义的CMA表现,但其核型分析结果是正常的。在产前超声正常、因高龄行产前诊断的孕妇中,0.5%核型正常但存在具有临床意义的CMA结果。这些都说明大片段CNV是罕见的,但是MM在胎儿和新生儿中却非常常见,尤其是合并超声异常的情况下。

        2.植入前阶段

        对于胚胎种植前的发育过程仍然知之甚少,鲜有数据报道在这一阶段CNV的发生情况。一方面高分辨率的检测系统应用于PGD技术较晚,由于胚胎活检能提供的DNA量太少,对胚胎进行CMA直到全基因组扩增(WGA)在2000年左右问世才得以进行,因而我们很少在胚胎植入前发现致病性或致死性的CNV。另一方面,WGA只能扩增基因组的40%-60%,有时WGA会导致某一个区域的基因被大量或者很少扩增。此外,现阶段的方法学并不能兼顾到细胞周期,但S期基因组的拷贝数又是变化多端的,因而S期能检测到的染色体片段的不平衡是减少的,可能导致PGD的误诊。商业芯片能够在PGD过程中发现5-10Mb的亚染色体水平非整倍体,因此片段的不平衡很少在PGD中被报道。在少有的报道中,发生率也因检测平台、算法、验证水平等因素而有很大差异。目前推测胚胎早期阶段中出现的部分性非平衡改变比孕期和新生儿更加常见,但这需要更多的试验数据来进一步验证。

        三、染色体缺失和重复的临床处理

        1.产后和产前阶段

        总体上,CNV被分为良性可能、致病性可能以及意义不明确三类,由于在检测中会出现大量的良性CNV,特别需要对样本的检测结果进行仔细的解读。目前有许多标准帮助我们判断CNV的临床性质,包括是否来自遗传、片段的大小、种类以及包含的基因内容等。

        相对于遗传的CNV,新发的CNV往往以致病性的更为多见,当然也有例外。遗传性的CNV也可以导致一系列神经发育的异常,即使亲代的表型是正常的,例如1q21.1综合征。然而这种现象的临床解释尚不明确,其发病风险可能与其他遗传背景以及环境的不同有关。CNV的大小和种类(重复或缺失)也可以用来对致病性做出解释。大片段的CNV较小片段来说更多见为致病性的。一般来说大片段的CNV涉及的基因更多,更容易影响到剂量敏感性元素;同样的,缺失则引起单倍剂量不足。非编码区DNA的CNV很难对其是否致病进行判断。我们呼吁建立更多国家和国际的CNV数据库指导解读临床意义不明确的CMA结果。

        2.胚胎植入前阶段

        这一阶段结果的临床处理难度更大,我们完全没有建立针对PGD的这类数据库,也没有表型可以进行参考和分析。此外,由于经济因素的限制,有时很难同时检测双亲的CMA。

        相对产前诊断的CNV数据库,PGD数据库更难建立,因为缺乏正常胚胎的对照信息以及生殖预后,所以很难判断哪些CNV会导致种植失败和流产。此外,在建立数据库的过程中,很多病人可能会拒绝移植存在CNV的胚胎。

        在产前诊断过程中,超声下的形态学缺陷很大程度上提示遗传物质存在异常,而即使是整条染色体的非整倍性,植入前的胚胎也不能表现出形态异常或动态改变,这也增加了胚胎阶段CNV解读的难度。

        植入前诊断能够提供的遗传物质量太少,扩增困难,对于部分性非整倍体的诊断难度较大,且扩增后假阳性结果增多。由于这种分辨率上的限制,现阶段几乎不可能找到胚胎阶段形成缺失和重复的断裂点,只有大于10Mb的非平衡片段可以进行分析,而小于这个范围的MM是不能被PGD周期检测的,另一方面,如果是大于10Mb的缺失和重复基本被认为是致病性的。

        总之,对于CNV在PGD中的检测和评价,我们急需更多试验去论证和完善,未来必定有助于提高PGD的成功率。

        文献引自:Capalbo A,Rienzi L, Ubaldi FM. Diagnosis and clinical management of duplications anddeletions. Fertil Steril. 2017;107(1):12-18.

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