胎兒醫學之胎兒染色體異常的產前診斷

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佔0.3%。普及染色體疾病的產前篩檢和產前診斷，對降低出生缺陷的發生有著非常重要的意義。本文就常見的染色體疾病及染色體病產前診斷作簡單的闡述。

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。產前診斷中最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佔0.3%。因此，普及染色體疾病的產前篩檢和產前診斷，對降低出生缺陷的發生有著非常重要的意義。——試管嬰兒

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

染色體數目異常是臨床上最主要的染色體病，其中以13號、21號、18號，X、Y染色體異常最為常見，佔染色體非整倍體畸變95%以上。這些染色體異常佔全部染色體病的80%～90%。常見的可以進行產前診斷的染色體病有以下幾種。

(一)21三體症候群

21三體症候群(trisomy 21 syndrome)又稱先天愚型症候群和唐氏症(Down syndrome)，是胎兒和新生兒中最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。主要的臨床特徵為：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%患者伴有先天性心髒病。

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)18三體症候群

18三體症候群又稱為Edward症候群，是一種嚴重的畸形，出生後不久死亡。患兒臨床表現為頭面、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%的病例有先天性心髒病。

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;其餘為各種易位，主要是18號與D組染色體的易位。

(三)13三體症候群

13三體症候群又稱Patau症候群。新生兒中的發病率為1∶25000。臨床表現為智力發育障礙、小頭、眼球小、前腦發育缺陷，常伴有顎裂。

細胞遺傳學檢查80%的病例為遊離型13三體，核型為47，XX(或XY)，+13。其餘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)性染色體異常症候群

1.klinefelter syndrome症候群：

又稱先天性睪丸發育不全症候群。臨床表現主要是小睪丸、無精子產生，97%患者不育。患者男性第二性徵發育差，身材高，四肢長，可有智商低，精神異常及精神分裂症傾向。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是由於親代減數分裂時X染色體不分離的結果。

2. XYY症候群：

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症候群：

又稱為45，X，女性先天性性腺發育不全症候群。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，女性第二性徵發育不全。細胞遺傳單方面Turner症候群的核型典型的是45，X;約佔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，絕大部分是由於精卵細胞的染色體不分離所致。

4. 47，XXY和多X女性症候群：

本病又稱多雌症候群，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症候群是由於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。

其他染色體三體症候群能活到出生的非常少見。大部分的7-三體、8-三體、10-三體和14-三體症候群都在早孕期流產，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脆性症候群。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)染色體微結構異常症候群

染色微結構異常疾病是由於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臨床可識別的一組疾病。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，特別是最近兩年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症候群。

1.22q11.2微缺失症候群：22q11.2微缺失症候群是由於22號染色體長臂近著絲粒端微片段22q11.21缺失引起的遺傳症候群，其遺傳病理基礎是22q11.2片段的微缺失。主要臨床表現為心髒畸形、面容異常、胸腺發育不良、顎裂及低鈣血症5個症狀。

又稱DiGeorge症候群(DiGeorgesyndrome，DGS)和顎心面症候群(velocardiofacial syndrome，VCFS)。近年研究認為22q11.2微缺失症候群與學習認知障礙、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，是人類最常見的染色體微缺失症候群。

2.22q11微重復症候群：22q11微重復症候群是由22q11.2區域所含的DNA微重復所致。臨床表現與22q11.13缺失症候群相似，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症候群：Prader-Willi症候群(PWS)又稱張力減退-智力減退-性腺功能減退與肥胖症候群，是Angelman症候群同系15q11～q13的缺失所致。

4. Williams症候群：Williams症候群是指因7號染色體長臂近著絲端片段7q11.23微缺失引起，主要臨床表現有動脈狹窄，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症候群：1P36單體症候群，1q部分單體症候群，1q部分三體症候群，4P部分單體症候群，5P部分單體症候群，18q24.1～q24.13缺失和16號、7號染色體短臂部分缺失症候群。

染色體微缺失是不能透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透過擴增短串聯重復序列檢測和CGH微陣列方法檢測。

三、染色體病的產前篩檢及產前診斷方法

(一)產前唐氏症篩檢

目前唐氏症的篩檢方法主要有：

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

(2)三聯篩檢：以中孕(15～20周)血清AFP、遊離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症風險的聯合篩檢方法。

(3)聯合篩檢：早孕(11～13周)超音波測定胎兒頸後透明層(nuchal translcenc，NT)厚度，結合孕婦血清遊離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症的風險。

據報道，單用年齡(≥35歲)Down症候群的檢出率僅為49%;中孕二聯篩檢檢出率為73%;中孕三聯篩檢檢出率為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症候群的檢出率可>95%。

在我國目前廣泛開展的是中孕二聯篩檢，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。唐氏篩檢只是一種篩檢方法，不能作為診斷，篩檢高風險患者還須進一步做染色健康檢查查才能確診。

(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。高分辨顯帶是採用細胞同步化等方法，獲得大量優質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鑑定，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鑑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篩檢陽性的孕婦;

(8)超音波檢查胎兒NT≥3 mm的孕婦;

(9)早、中孕超音波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，採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後與靶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。可用於外周血細胞、臍血、未經培養的間期細胞染色檢查;快速的性染色健康檢查查;快速的染色體產前診斷;染色體微缺失症候群(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優越性。

FISH探針種類有：

(1)α-衛星DNA序列探針，位於毎條染色體的著絲粒區域;

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

(3)端粒DNA探針位於染色體端粒;

(4)染色體全塗染探針;

(5)具有特異性的一些染色體微缺失探針，如染色體22q11.2微缺失症候群;7q11.23微缺失症候群;15q11～q13微缺失症候群等。

目前國產的已用於臨床的染色體診斷的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。它透過擴增短串聯重復序列(short tanden repeat，STR)，然後透過分析這些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對唐氏症患者進行基因診斷。STR位點是QF-PCR中檢測染色體數目異常最適合的標記，其數量多、穩定，具有高度的多態性，可提供較多的資訊量，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症作出正確的診斷。

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，易於操作。

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機率都相當小。目前在西方先進國家已較廣泛使用，這僅用於快速非整倍體的檢測，隨後仍需常規染色體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內診斷包括唐氏症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。對於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”;英國國家篩檢委員會建議對於唐氏篩檢高風險孕婦可以不採用核型分析的方法，直接透過FISH或QF-PCR的快速產前診斷確診胎兒是否有唐氏症。

(六)染色體異常的產前超音波診斷

隨著超音波技術的提高，能發現染色體異常的結構畸形。很多胞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音波改變。因此，超音波檢測可以作為胎兒染色體異常的軟指標，在篩檢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音波有以下的指標。

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21三體症候群胎兒檢出率為82%，其他染色體異常的檢出率為78%。目前在西方國家NT已作為常規超音波檢查。

2. 胎兒鼻骨：在孕11～14周胎兒鼻骨缺失與21三體症候群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：18三體症候群中，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。在特納症候群中約有50%的個案有心搏過速。

5. 孕中期常見染色體異常的相關超音波改變：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後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、心髒畸形、臍膨出、十二指腸閉鎖、食管閉鎖、腸回聲增強、腎髒畸形、肢體短小、手指內彎、手指交選、多指、並指、馬蹄足內翻、胎兒生長遲緩等。不管單獨存在或合並其他畸形，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，除非合並有其他畸形，或在有染色體異常疾病中合並存在。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檢和診斷提供了不少快速、準確、有效、可行的先進方法。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。臨床醫師應加深對染色體病的認識，綜合各種篩檢、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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