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胎兒染色體異常的產前診斷

染色體病是指由染色體異常引起的疾病。產前診斷中zui常見的染色體異常有：染色體數目異常、染色體結構異常和微結構異常染色體疾病。據文獻報道我國每年出生染色體異常的新生兒約10萬人，在活嬰兒中染色體異常者占0.3%。因此，普及染色體疾病的產前篩查和產前診斷，對降低出生缺陷的發生有著非常重要的意義。

下面就常見的染色體疾病及染色體病產前診斷作簡單的闡述。

一、染色體數目異常疾病

染色體數目異常是研究上zui主要的染色體病，其中以13號、21號、18號，X、Y染色體異常zui為常見，占染色體非整倍體畸變95%以上。這些染色體異常占全部染色體病的80%～90%。常見的可以進行產前診斷的染色體病有以下幾種。

(一)21三體綜合征

21三體綜合征(trisomy 21 syndrome)又稱先天愚型綜合征和唐氏綜合征(Down syndrome)，是胎兒和新生兒中zui常見的非整倍體染色體異常。在新生兒中的發病率為1/600，在受精卵中為1/150。主要的研究特征為：智力低下，特殊面容，眼裂上斜，鼻梁扁平，舌大、外伸和流涎。約40%患者伴有先天性心臟病。

患者核型絕大多數(92.5%)為單純型21三體，即47，XX，(xy)，＋21；4.8%為易位型(如14/21、21/22易位)；少數為嵌合型。單純型21三體幾乎都是新突變，與父母核型無關，它是減數分裂染色體不分離所致。單純型21三體的發生率與母親的生育年齡密切相關，高齡孕婦生育21三體患兒的比例明顯升高。

(二)18三體綜合征

18三體綜合征又稱為Edward綜合征，是一種嚴重的畸形，出生后不久死亡。患兒研究表現為頭面、手足有嚴重畸形，頭長而枕部凸出，猶如冬瓜樣，稱冬瓜頭。眼距寬，眼球小，手緊握拳，足突出，向背部翹起，呈帆船狀腳，95%的病例有先天性心臟病。

細胞遺體學檢查80%患者核型為47，XY(或XX)，＋18；另外10%患者為嵌合體，即46，XY(或XX)/47，XY(或XX)，＋18；其余為各種易位，主要是18號與D組染色體的易位。

(三)13三體綜合征

13三體綜合征又稱Patau綜合征。新生兒中的發病率為1∶25000。研究表現為智力發育障礙、小頭、眼球小、前腦發育缺陷，常伴有腭裂。

細胞遺傳學檢查80%的病例為游離型13三體，核型為47，XX(或XY)，＋13。其余的為嵌合型或易位型。易位型通常以13號和14號染色體羅泊遜易位居多。

(四)性染色體異常綜合征

1.klinefelter syndrome綜合征：

又稱先天性睪丸發育不全綜合征。研究表現主要是小睪丸、無精子產生，97%患者不育。患者男性第二性征發育差，身材高，四肢長，可有智商低，精神異常及精神分裂癥傾向。細胞遺傳學檢查絕大多數患者核型為47，XXY。

大約有15%患者為嵌合體，其中常見的為46，XX/47，XXY；46，XY/48XXXY。額外的X是由于親代減數分裂時X染色體不分離的結果。

2. XYY綜合征：

在男嬰中發生率為1∶900。患者男性表型正常，身材高大，易興奮，常有攻擊行為。睪丸發育不全，生精過程障礙。

XYY核型是父親精子形成過程中第二次減數分裂時發生Y染色體不分離的結果。

3. Turner綜合征：

又稱為45，X，女性先天性性腺發育不全綜合征。染色體為X單體。在新生兒女嬰中的發病率為0.2%～0.4%，患者表型為女性，身材矮小，智力一般，頸部發際低，女性第二性征發育不全。細胞遺傳單方面Turner綜合征的核型典型的是45，X；約占55%。其他核型常見有嵌合體46，XX和46，X和X等臂染色體X，i(xq)。本病發病機制是雙親配子形成過程中的不分離，其中75%的染色體丟失發生在男方，絕大部分是由于精卵細胞的染色體不分離所致。

4. 47，XXY和多X女性綜合征：

本病又稱多雌綜合征，其外形、性功能與生育能力都是正常，有少數患者有繼發閉經。約2/3的患者有智力低下。多X綜合征是由于細胞的減數分裂時染色體的不分離所致。X染色體數目愈多，智力損害和發育畸形愈嚴重。

其他染色體三體綜合征能活到出生的非常少見。大部分的7-三體、8-三體、10-三體和14-三體綜合征都在早孕期流產，除非是嵌合體。

二、染色體結構異常

(一)常染色體結構異常

包括染色體部分缺失、環狀染色體、等臂染色體、倒位、易位、重復、插入等染色體結構的改變。

(二)性染色體結構異常

X染色體結構畸變包括X短臂缺失(XXP-)；X染色體長臂缺失(XXq-)；X等臂染色體、X環形染色體；易位染色體和X脆性綜合征。Y染色體結構異常包括Y的長臂或短臂缺失；等臂染色體i(yq)和i(yp)；環形染色體和雙著絲粒染色體等。

(三)染色體微結構異常綜合征

染色微結構異常疾病是由于染色體微小片段缺失或重復，使正常基因組劑量發生改變而導致研究可識別的一組疾病。染色體微結構異常是用常規的染色體顯帶方法不能或不容易被發現的染色體結構異常。隨著分子細胞遺傳技術的發展，特別是zui近兩年CGH微陣列方法的引進，被發現的染色體微結構引起的疾病將會越來越多。下面簡單介紹幾種常見的染色體微缺失綜合征。

1.22q11.2微缺失綜合征：22q11.2微缺失綜合征是由于22號染色體長臂近著絲粒端微片段22q11.21缺失引起的遺傳綜合征，其遺傳病理基礎是22q11.2片段的微缺失。主要研究表現為心臟畸形、面容異常、胸腺發育不良、腭裂及低鈣血癥5個癥狀。

又稱DiGeorge綜合征(DiGeorgesyndrome，DGS)和腭心面綜合征(velocardiofacial syndrome，VCFS)。近年研究認為22q11.2微缺失綜合征與學習認知障礙、精砷異常、發育遲緩等有關。其發病率為活產新生兒的1/4000～1/3000，是人類zui常見的染色體微缺失綜合征。

2.22q11微重復綜合征：22q11微重復綜合征是由22q11.2區域所含的DNA微重復所致。研究表現與22q11.13缺失綜合征相似，但有其特殊表型，其中包括上位眉毛，眼眶下斜、輕度小頜、臉部細長等。

3. Prader-Willi綜合征：Prader-Willi綜合征(PWS)又稱張力減退-智力減退-性腺功能減退與肥胖綜合征，是Angelman綜合征同系15q11～q13的缺失所致。

4. Williams綜合征：Williams綜合征是指因7號染色體長臂近著絲端片段7q11.23微缺失引起，主要研究表現有動脈狹窄，精神發育不良和認知缺陷。發病率為1/10 000。

5. 其他常見已知的染色體微缺失綜合征：1P36單體綜合征，1q部分單體綜合征，1q部分三體綜合征，4P部分單體綜合征，5P部分單體綜合征，18q24.1～q24.13缺失和16號、7號染色體短臂部分缺失綜合征。

染色體微缺失是不能通過核型分析檢測出來的，需用高分辨染色體核型分析，現可用特異探針進行FISH探測和QF-PCR通過擴增短串聯重復序列檢測和CGH微陣列方法檢測。

三、染色體病的產前篩查及產前診斷方法

(一)產前唐氏綜合征篩查

目前唐氏綜合征的篩查方法主要有：

(1)孕中期二聯篩查：指以中孕期(15～20周)血清甲胎蛋白(AFP)和游離B-HCG為指標，結合孕婦年齡等參數計算胎兒患唐氏綜合征風險的方法。

(2)三聯篩查：以中孕(15～20周)血清AFP、游離B-HCG、非結合雌三醇(μE3)為指標，結合孕婦年齡等參數計算胎兒患唐氏綜合征風險的聯合篩查方法。

(3)聯合篩查：早孕(11～13周)超聲測定胎兒頸后透明層(nuchal translcenc，NT)厚度，結合孕婦血清游離B-HCG和妊娠相關血漿蛋白A(pregnancyassociated plasma protein-A，PAPP-A)水平以及孕婦年齡以計算胎兒患唐氏綜合征的風險。

據報道，單用年齡(≥35歲)Down綜合征的檢出率僅為49%；中孕二聯篩查檢出率為73%；中孕三聯篩查檢出率為78%；早孕NT＋B-HCG＋PAPP-A檢出率為86%。用NT＋NB(鼻骨)＋B-HCG＋PAPP-A＋AFP＋μE3的方案則Down綜合征的檢出率可>95%。

在我國目前廣泛開展的是中孕二聯篩查，其方法簡單，價格低廉。有條件的地區已開展早孕NT＋PAPP-A＋B-HCG的方案。唐氏篩查只是一種篩查方法，不能作為診斷，篩查高風險患者還須進一步做染色體檢查才能確診。

(二)細胞遺傳學技術

細胞遺傳學技術主要從染色體的數目、形態、結構和行為來研究人類的遺傳現象，主要應用常規G顯帶技術。每個單倍體都可以顯示150～550條帶，每條帶大約代表(5～10)×106 bP的DNA。高分辨顯帶是采用細胞同步化等方法，獲得大量的有絲分裂晚前期或早中期的顯帶核型。高分辨顯帶染色體的優點是染色體細長，顯出的帶紋多可達500～1000條帶，從而極大地提高了識別染色體細胞微結構改變的能力。可以檢出常規G顯帶技術難以發現的染色體缺陷，提高了染色體病的檢出率。

利用染色體顯帶技術可對經過培養的絨毛、羊水、臍血中的胎兒細胞進行核型鑒定，以發現染色體數目及結構的改變。目前該技術仍是診斷13,18,21三體等染色體病的金標準。應用胎兒細胞培養作核型鑒定細胞遺傳學檢測的適應證有：

(1)年齡≥35歲的孕婦；

(2)有染色體病的孕婦；

(3)家族中有遺傳病的孕婦；

(4)出生過先天畸形兒和宮內死胎的孕婦，有習慣性流產史的孕婦；

(5)接觸過放射線的孕婦；

(6)出生過染色體病兒的孕婦；

(7)Down篩查陽性的孕婦；

(8)超聲檢查胎兒NT≥3 mm的孕婦；

(9)早、中孕超聲檢查有胎兒結構異常和胎兒宮內發育不良的孕婦等。

(三)熒光原位雜交技術(fluorescence in situ hybridization，FISH)

FISH是分子遺傳學和免疫學相結合，采用已知核酸序列作為探針，用熒光素直接標記或非放射性物質標記后與靶DNA進行雜交，在熒光顯微鏡下對標本中待測核酸進行定性、定位分析。FISH具有快速、準確的優點。可用于外周血細胞、臍血、未經培養的間期細胞染色檢查；快速的性染色體檢查；快速的染色體產前診斷；染色體微缺失綜合征(需制備特定的探針)；胚胎植入前診斷；孕婦外周血分離胎兒細胞進行產前診斷時具有*性。

FISH探針種類有：

(1)α-衛星DNA序列探針，位于毎條染色體的著絲粒區域；

(2)β-衛星DNA序列探針位于近端著絲粒染色體(即13、14、15、21和22號染色體)的短臂；

(3)端粒DNA探針位于染色體端粒；

(4)染色體全涂染探針；

(5)具有特異性的一些染色體微缺失探針，如染色體22q11.2微缺失綜合征；7q11.23微缺失綜合征；15q11～q13微缺失綜合征等。

目前國產的已用于研究的染色體診斷的FISH探針有：21、18、13/21、13/18號和X、Y等探針。

(四)定量熒光多聚酶鏈反應染色體技術(quantitative fluorescence polymerase chain reaction，QF-PCR)和多重連接探針擴增(multiplexligation-dependent probe amplification，MLPA)等方法它們對常見21、18、13號常染色體和性染色體X、Y的非整倍體異常檢測的靈敏度和特異性已為許多大樣本的研究所證實。它通過擴增短串聯重復序列(short tanden repeat，STR)，然后通過分析這些STR的拷貝數來判斷檢測樣品的染色體數目是否正常。這些方法檢出常見非整倍體的敏感性很高。

1993年，Mansfield等首先將STR作為遺傳標記，用QF-PCR對唐氏綜合征患者進行基因診斷。STR位點是QF-PCR中檢測染色體數目異常的標記，其數量多、穩定，具有高度的多態性，可提供較多的信息量，而且在上下代的傳遞過程中遵循孟德尓共顯性遺傳定律。Lee等用QF-PCR擴增21號染色體上的4個STR位點，結果顯示診斷的敏感性、特異性和有效率在95.4%～99.5%。但QF-PCR不能對嵌合體或易位型唐氏綜合征作出正確的診斷。

QF-PCR對常見非整倍體檢出的準確性已在大量研究中被證實與FISH相似，而QF-PCR和MLPA的檢測需要DNA測序儀，設備昂貴，但自動化程度高，易于操作。

FISH和QF-PCR是兩種比較成熟的檢測技術，對常見非整倍體的研究準確率相似，不論FISH方法還是QF-PCR方法得出錯誤的診斷結果的概率都相當小。目前在西方*國家已較廣泛使用，這僅用于快速非整倍體的檢測，隨后仍需常規染色體G顯帶檢測，以進一步確定染色體核型。

(五)快速染色體異常檢測(rapid aneuploidy detection，RAD)

RAD能在1～3 d內診斷包括唐氏綜合征在內的常見染色體數目異常，顯著縮短了報告時間，對常見21、18、13號常染色體和性染色體X、Y的非整體異常探測的敏感度和特異度已為許多大規模的研究證實。但是RAD無法對所有染色體進行探測。對于核型分析檢測到的所有染色體異常，RAD只能檢出70%～85%。但是在診斷常見的染色體異常方面，他們可與傳統的核型分析技術相媲美，且方法簡單，容易操作。美國遺傳學會認為RAD是“相對成熟的技術"；英國國家篩查委員會建議對于唐氏篩查高風險孕婦可以不采用核型分析的方法，直接通過FISH或QF-PCR的快速產前診斷確診胎兒是否有唐氏綜合征。

(六)染色體異常的產前超聲診斷

隨著超聲技術的提高，能發現染色體異常的結構畸形。很多胎兒結構畸形都伴有染色體異常。目前發現不少的胎兒結構異常伴有染色體微缺失；21、18、13號染色體三體等異常有早期超聲改變。因此，超聲檢測可以作為胎兒染色體異常的軟指標，在篩查胎兒染色體異常中起到一定的作用，常用的胎兒染色體畸形產前超聲有以下的指標。

1. NT：在孕11～14周NT增厚與很多染色體異常有關。通常標準為≥2.5～3.0 mm。美國FMF報道：NT對21三體綜合征胎兒檢出率為82%，其他染色體異常的檢出率為78%。目前在西方國家NT已作為常規超聲檢查。

2. 胎兒鼻骨：在孕11～14周胎兒鼻骨缺失與21三體綜合征及其他染色體異常有很高的相關性。在21三體胎兒中鼻骨缺失比率可達60%～70%。而在染色體正常兒中，鼻骨缺失只有1.4%。

3. 單臍動脈：18三體綜合征中，75%有單臍動脈，在有單臍動脈的胎兒中，18三體的風險增加7倍。

4. 心搏過速：在13三體中約有70%心搏過速。在特納綜合征中約有50%的個案有心搏過速。

5. 孕中期常見染色體異常的相關超聲改變：腦室擴大、全前腦、脈絡膜囊腫、Dandy-Walker復合體(小腦蚓部發育不全及后窩腦增大等一系列小腦蚓部病變)、顏面裂、下頜過小、頸水腫、水囊瘤、膈疝、心臟畸形、臍膨出、十二指腸閉鎖、食管閉鎖、腸回聲增強、腎臟畸形、肢體短小、手指內彎、手指交選、多指、并指、馬蹄足內翻、胎兒生長遲緩等。不管單獨存在或合并其他畸形，其染色體異常在15%～40%。

6. 輕微畸形或軟性標記：輕微胎兒畸形或軟性標記很常見，如腎盂擴張，心室灶狀強回聲等在10%～15%的染色體正常胎兒中可見，通常不伴明顯的畸形，除非合并有其他畸形，或在有染色體異常疾病中合并存在。有學者提出以流行病學為基礎的邏輯，根據似然比推算出風險率。軟性標記與染色體異常的相關性有待進一步探討。

四、結語

染色體病是出生缺陷的重要組成部分之一。隨著醫學遺傳學、分子生物學及影像醫學的發展為產前染色體病的篩查和診斷提供了不少快速、準確、有效、可行的*方法。在各種方法中胎兒細胞染色體核型分析目前仍是染色體病產前診斷的金標準。研究醫師應加深對染色體病的認識，綜合各種篩查、診斷方法，提高染色體病的產前診斷水平，對降低出生缺陷很有必要，亦是社會的需求。

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