摘要
本文介绍了分子时代产前筛查和产前诊断技术的发展与理念变迁,主要涵盖以下要点:
一、产前筛查的发展:
1、开放性神经管缺陷 (NTD):最初发现在孕16~18周, 怀有无脑儿的孕妇血清AFP水平显著升高,进而开始了通过母血清甲胎蛋白(AFP)检测进行筛查,但随着超声技术的进步,可直接观察“柠檬征”、“香蕉征”和围孕期叶酸补充的普及,AFP筛查逐渐被超声检查取代。
2、胎儿常见染色体非整倍体:包括基于母血清生化指标的产前筛查(maternal serum screening, MSS和基于胎儿cfDNA的产前筛查, 即无创产前检测(non-invasive prenatal testing, NIPT)。基于母血清生化指标的产前筛查(MSS)从最初的二联筛查发展到整合早中孕期筛查,显著提高了检出率。基于游离DNA(cfDNA)的无创产前检测(NIPT):自2011年进入临床后迅速成为最敏感的筛查手段,尤其对21、18、13三体综合征的检出率分别达到99.7%、97.9%和99.0%。
3、单基因病携带者筛查:随着测序技术的发展, 单基因病的携带者筛查逐渐成为产前筛查的重要组成部分,随着人口特征的改变, 混合种族家庭越来越多, 对普通人群进行数十甚至数百种基因病的扩展型携带者筛查(expanded carrier screening, ECS)的必要性越来越充分, NGS技术的进展也使ECS从技术上成为可能,但由于缺乏中国人群的研究数据,国内尚未广泛开展。
二、产前遗传学诊断技术的发展:产前遗传学诊断是指利用绒毛、羊水、脐血等样本对胎儿遗传性疾病进行诊断.。随着遗传学技术的不断发展, 产前诊断技术领域也历经细胞遗传学诊断、细胞分子遗传学诊断和分子遗传学诊断三个阶段。
1、细胞遗传学诊断:以G显带核型分析为代表,是产前细胞遗传学诊断的金标准, 但细胞培养耗时长, 通常只能检出10 Mb以上的片段改变。
2、细胞分子遗传学诊断:细胞分子遗传学检测技术的出现引入了快速产前诊断的概念, 主
包括荧光原位杂交(FISH)和荧光定量PCR(QF-PCR),具有快速、高通量的优势,有效地解决了产前诊断技术服务能力不足、诊断周期长等现实问题. , 但只能针对一定数目的片段进行分析, 存在一定的残余风险, 无法检出这些染色体的低水平嵌合、结构重排和标记染色体, 也不能提供有关其他染色体的信息。
3、分子遗传学诊断:无论是细胞遗传学检测还是分子细胞遗传学检测, 都存在局限性. 前者方法耗时、分辨率低, 而后者又不能做到全局分析。CMA检测能够在全基因组水平上进行扫描, 可检出小于100 kb大小的CNV,能够检出更小的不平衡性改变、无需细胞培养、自动化操作、快速得到结果,基本可以克服以上染色体分析技术的缺陷CMA在检出非整倍体方面具有100%的准确性, 对于有临床指征而核型正常的病例也可以提供更高的诊断率, 已成为产前诊断的标准方法。
外显子测序(ES):以外显子测序(exome sequencing, ES)技术为代表的杂交捕获和高通量测序技术近年来在胎儿超声结构异常的遗传学诊断领域得到应用。特别是全外显子测序(WES),在胎儿结构异常病例中显示出重要价值,能够发现传统方法无法检出的单基因变异。
三、产前诊断指征的变迁:
产前诊断通过羊膜腔穿刺术、绒毛取样(chorionic villus sampling, CVS)或脐静脉穿刺术来获取样本。分子遗传学检测在临床的广泛应用使得人们的理念和对产前诊断指征的认知随之发生改变, 主要体现在以下三个方面: 孕妇高龄(advanced maternal age, AMA)、超声软指标、cfDNA检测发现的除21、13、18三体以外的其他染色体异常(以下简称cfDNA检测的意外发现).
1、孕妇高龄(AMA):因胎儿染色体非整倍体风险随年龄增加,高龄孕妇普遍接受羊膜腔穿刺等侵入性诊断。cfDNA检测对高龄孕妇同样高效且无创,阳性预测值 (PPV) 随年龄升高,AMA不再作为侵入性产前诊断的唯一指征,而是强调个体化选择。
2、超声软指标:产前超声异常包括胎儿结构异常和超声软指标,前者往往由于胎儿遗传性疾病所致, 其潜在机制包括染色体异常、致病性CNV、致病性单基因变异、UPD等, 此类病例已逐渐成为目前产前遗传学诊断最主要的指征。研究发现多数孤立性软指标对21三体的预测价值有限,尤其在cfDNA阴性结果背景下。其预测价值因cfDNA检测的高准确性而降低,但NT增厚与致病性CNV及单基因病密切相关,仍需重视。超声软指标还和妊娠不良结局具有相关性,应结合既往胎儿染色体非整倍体筛查结果对超声软指标者进行个性化分析, 应随访胎儿生长情况、胎盘功能以及相关脏器的异常情况, 做出个性化的综合判断和处理。
3、cfDNA检测的意外发现:cfDNA检测除21/18/13三体外,还可能意外发现其他染色体异常(发生率约0.12%-1.03%),原因大致可以分为以下三类: (ⅰ) 胎儿染色体异常; (ⅱ) 局限性胎盘嵌合体(confined placental mosaicism, CPM); (ⅲ) 母体CNV。大部分病例都涉及到胎儿或胎盘的染色体异常, 应对此类病例进行侵入性产前诊断, 并重视妊娠结局随访。
四、总结与展望:随着遗传学技术的进步,产前筛查和诊断已从细胞遗传学时代迈入分子时代,目标疾病从单一染色体非整倍体扩展到致病性CNV、单基因病等领域。技术进步改变了人们对产前筛查和诊断的认知,强调每个孕妇都可以在知情同意的基础上选择是否进行侵入性诊断性检测, 在学术层面上, 孕妇高龄不再作为进行产前诊断的指标或依据,强调知情同意和个体化选择的重要性。
针对文献的观点和问题:分子遗传学的发展给临床工作者带来了机遇和挑战,医务工作者需要紧跟前沿进展,不断补充分子遗传学相关知识,也需要更多新技术相关的指南和推荐,从而指导在临床工作中结合患者的具体情况进行个体化的咨询和建议。针对携带者筛查领域,针对我国人群,是否能有相关的初步推荐以指导临床应用。
