泌尿系统畸形胎儿染体核型及CMA产前诊断
商梅娇1 周 2
(1.厦门大学附属第一医院产科,福建厦门 361003;
2.中山大学附属第一医院妇产科胎儿中心,广东广州 510080)
【摘要】 目的 探讨常规G显带染体核型分析及染体微阵列分析(chromosomalmicroarrayanaly
sis,CMA)技术在先天性泌尿系统畸形胎儿产前诊断中的应用价值及发病相关性,探讨泌尿系统畸形可
能的致病机制。方法 回顾性研究134例产前超声检查发现胎儿泌尿系统畸形并行常规G显带染体
核型分析的病例,其中30例按照AffymetrixCytoScanHD芯片平台的操作手册对胎儿及部分父母的
DNA进行消化、连接、PCR、片段化、标记、杂交、洗染并全基因组扫描,采用配套的CHAS软件进行结果
分析。结果 ①134例泌尿系统畸形病例,128例胎儿染体正常;2例异常,分别为46,XY,del(21)
(qter p11:)和46,XY,der(22)t(Y,22)(q11;q13.3),4例染体多态性,染体异常率为1.50%(2/
134)。②30例CMA结果均成功获得分析,19例结果正常,检出11例CNVs,CNVs检出率为36.7%
(11/30);30例行CMA检测病例仅1例常规染体核型分析异常(CMA亦检出病理性CNVs),余29例
均正常,泌尿系统畸形但染体核型正常胎儿CNVs检出率为34.5%(10/29)。③11例CNVs,20%(6/
30)考虑为良性CNVs,16.7%(5/30)为病理性CNVs。6例良性CNVs胎儿,其中5例行父母亲外周血
CMA检测,发现均为来源父系或母系的遗传。5例病理性CNVs胎儿,有3例行父母外周血CMA检
测,发现均为新发CNVs。29例泌尿系统畸形但染体核型正常胎儿的病理性CNVs检出率为13.8%
(4/29)。④根据产前超声表现将30例泌尿系统畸形病例分为孤立性泌尿系统畸形(24例)和泌尿系统
畸形合并其他畸形(6例),孤立性泌尿系统畸形胎儿的CNVs检出率为37.5%(9/24),其中病理性
CNVs为20.8%(5/24),合并其他畸形胎儿的CNVs检出率为33.3%(2/6),无病理性CNVs。两组病
理性CNVs检出率差异无统计学意义。⑤本研究检出1例新发的17q12缺失综合征病例,与肾囊肿和
糖尿病综合征(renalcystsanddiabetessyndrome,RCAD)重叠,内含与肾脏发育密切相关的犎犖犉1β基
因。结论 泌尿系统畸形胎儿常规染体核型异常发生率为1.50%。通过CMA技术发现泌尿系统畸
形但常规染体核型正常胎儿CNVs检出率为34.5%,其中16.7%为病理性CNVs,CMA可明显提高
遗传性疾病的诊断率。本研究发现孤立性泌尿系统畸形和多发系统畸形胎儿的病理性CNVs检出率差
异无统计学意义。17q12缺失综合征可能是导致先天性泌尿系统畸形的原因之一,其发病与犎犖犉1β基
因单剂量不足相关。
【关键词】 胎儿泌尿系统畸形;染体核型;染体微阵列分析;产前诊断;遗传咨询
【中图分类号】 R714.53 【文献标识码】 A
【犃犫狊狋狉犪犮狋】 犗犫犼犲犮狋犻狏犲 TostudytheclinicalvalueofGbandingkaryotypeanalysisandCMAinprenatal
diagnosisofcongenitalabnormalitiesoftheurinarysystem.犕犲狋犺狅犱 Aretrospectivestudyof134casesof
fetalurinarytractabnormalitiesbyprenatalultrasonographyandperformedbyGbandingkaryotypeanaly
sis.犚犲狊狌犾狋狊 ①134casesofurinarysystemabnormalities,128casesofnormalfetalchromosome;2cases
wereabnormal,were46,XY,del(21)(qter p11),46,XY,der(22)t(Y,22)(Q11;q13.3),4cases
ofchromosomepolymorphismandabnormalrateofchromosomeis1.50%(2/134).②Resultsof30cases
犇犗犐:10.13470/j.cnki.cjpd.2017.02.002
通讯作者:周 ,E mail:zhouyifm@126.com
ofCMAweresuccessfullyanalyzed.In19cases,theresultswerenormal.11casesofCNVsweredetec ted,andthedetectionrateofCNVswas36.7%(11/30).③Of11pa
tientswithCNVs,20%(6/30)con sideredbenignCNVs,and16.7%(5/30)werepathologicalCNVs.④Accordingtotheprenatalultrasonicresults,30casesofurinaryabnormalitiesweredividedintosolitaryurinaryabnormalities(24cases)andu rinaryabnormalitiesassociatedwithotherabnormalities(6cases).⑤Thisstudydetected1casesofnewlydiagnosed17q12deletionsyndrome,whichoverlappedwithRCAD,andcontained犎犖犉1βgenecloselyre latedtorenaldevelopment.犆狅狀犮犾狌狊犻狅狀狊 Theincidenceofchromosomalabnormalitiesintheabnormalfetusofurinarysystemwas1.50%.TheurinarysystemabnormalitiesweredetectedbyCMA,butthenormalkaryotypeoffetalCNVswas34.5%,16.7%ofwhichwerepathologicalCNVs,andCMAcouldsignifi cantlyimprovethediagnosticrateofhereditarydiseases.
【犓犲狔狑狅狉犱狊】 fetusurinarysystemabnormalities;karyotype;CMA;prenataldiagnosis;geneticcounseling
目前引起胎儿泌尿系统畸形的病因仍不清楚,染体或基因异常是胎儿泌尿系畸形的主要原因之一。在泌尿系统畸形胎儿中,异常核型发生率约为5%~12%[1,2]。从而得知虽然一部分患者可检出染体核型异常,但仍有大部分患者超声提示泌尿系统畸形,且出生后预后不好,但是染体核型却正常,出现表型与染体核型不一致的情况。2012年发表在《美国人类遗传学杂志》的大样本多中心研究表明,多发畸形病例(包括泌尿系统畸形)22.5%检出基因CNVs,孤立性泌尿系统畸形病例检出率为14.5%,而在正常对照组人中CNVs的检出率仅为0.2%[3]。
染体微阵列分析(chromosomalmicroarrayanalysis,CMA)是一项新兴基因芯片技术,可诊断微缺失或微重复,即拷贝数变异(copynumbervari ants,CNVs)。因此,我们对泌尿系统畸形胎儿进行CMA分析,筛查可能致病CNVs,探讨泌尿系统畸形与CNV之间的关系,寻可能致病基因,从而更好地指导临床咨询。
1 资料与方法
1.1 研究对象 所有各孕期超声发现泌尿系统畸形的胎儿,包括肾积水、后尿道瓣膜、多囊肾发育
不良、异位肾、重复肾、马蹄肾等,合并或不合并其他系统畸形。
1.2 研究方法 回顾性研究2013年4月至2014年2月在中山大学附属第一医院胎儿中心因产前超声检查发现胎儿泌尿系统畸形并行常规G显带染体核型分析的134例病例,其中30例按照Affy metrixCytoScanHD芯片平台的操作手册对胎儿及部分父母的DNA进行消化、连接、PCR、片段化、标记、杂交、洗染并全基因组扫描,采用配套的CHAS软件进行结果分析。
2 结果
2.1 染体结果 本研究超声发现134例泌尿系统畸形病例,128例胎儿染体正常,2例异常,分别为46,XY,del(21)(qter p11:)(未查CMA)和46,XY,der(22)t(Y,22)(q11;q13.3)[CMA结果提示arrYq11.221q11.23(18212359 28799937)×2,22q13.2q13.33(43866279 51197838)×1],4例染体多态性,分别为46,XY,13pstk+、46,X,Yqh+、46,X,inv(Y)(p11;q11)及46,XX,15p+,染体异常率为1.50%(2/134)。
2.2 CMA结果 因胎儿泌尿系统畸形行CMA检测共30例,结果均成功获得分析,19例结果
正常,11例阳性CNVs,CNVs检出率为36.7%(11/30)。11例阳性CNVs,20%(6/30)考虑为良性CNVs(表1、图1);16.7%(5/30)为病理性CNVs(表2、图2)。根据产前超声表现分为孤立性泌尿系统畸形(24例),和泌尿系统畸形合并其他畸形(6例),其CNVs检出情况见表3。两组病理性CNVs检出率差异无统计学意义。
这30例病例均同时行脐血常规染体核型分析,1例染体核型异常,为染体不平衡易位,CMA同时检测出异常,余病例染体核型均正常。19例CMA结果正常的病例,染体核型结果亦均正常,在11例CMA结果异常病例,仅1例不平衡易位在常规染体核型分析中体现,余病例在常规染体核型分析中均未检测出。29例染体核型正常病例中,通过CMA技术检出10例CNVs异常,在染体核型正常病例中CNVs异常检出率为34.5%,其中病理性CNVs检出率为13.8%。
表1
6例良性CNVs的病例特点病例
孕周(周)
超声表现核型
CMA结果片段大小
基因或意义
父母亲CMA结果127
+6右肾积水并右输尿管
扩张
46XYarr8p
11.22(39247097 39386952)×0pat140kb
犃犇犃犕5犘,犃犇犃犕3犃
母亲正常父亲arr
8p
11.22(39247097 39386952)×0227左肾积液,左手重叠
指,
双足内翻46XYarr8p11.22(39,247,097 39,386,952)×0140kb
犃犇犃犕5犘,犃犇犃犕3犃
未查
326+1双肾多囊性肾发育不良
46XYarr2q
21.1(131717948 132229861)×3pat512kb
与DGVs及DECI
PHER均有重叠母亲正常,父亲
arr2q
21.1(131717948 132229861)×3426左肾异位肾并发育不良
46XYarr11q14.3(90,038,522 91,181,337)×3p
at1.1Mb
与DGVs不重叠,与DECIPHER有重叠母亲正常,父亲
arr11q
14.3(90,038,522 91,181,337)×3530
+5
双肾积水
46XXarr11q
25(133998017 134788683)×3pat791kb
与DGVs不重叠,与DECIPHER有重叠母亲正常,父亲
arr11q
25(133998017 134788683)×3626
右肾多囊性肾发育不
良
46XXarr13q22.1(73480391 73619288
)×3pat139kb
犘犐犅犉1基因,
部分重复的临床意义尚未明确
父亲正常,母亲
arr13q
22.1(73480391 73619288
)×
3图1 良性C
NVs病例3从上而下分别代表胎儿、母亲、父亲的CNVs
,最下面显示重复的染体位置,蓝代表重复片段,胎儿重复片段同父亲,考虑父亲遗传表2
5例病理性CNVs的病例特点病例孕周
(周)
超声表现核型CMA结果片段大小基因或意义父母亲CMA结果1
32
+1双肾重度积水
46XY
arr1p
13.3(108729365 108853796)×0dn129kb
犛犔犆25犃24、犖犅犘犉4
均正常
223
+4
右肾多囊性发育不良
肾,
左肾实质回声增高46XX
arr17q12(34477479 36397323
)×1dn1.9Mb
犃犆犃犆犃,犎犖犉1犅,与
肾囊肿和糖尿病综合征RCAD重叠
均正常
328
+6
双肾积水
46XYarrYq11.223q
11.23(24985598 28423925)×23
.4Mb含有与男性生殖细胞
生长发育相关的基因
拒查
430
双肾积水
46XY,der
(22)t(Y,22)(q
11;q
13.3)arrYq11.221q染体多态性
11.23(18212359 28799937)×2,22q13.2q13.33(43866279 51197838)×1
Y:10.
58Mb,22:7.33Mb
与22q
13微缺失综合征重叠父母染体结果未报526
+6
右侧盆腔异位肾
46XYarr7q
11.2(72701018 74141746)×1dn1.44Mb
与Williams BeurenSy
ndrome(WBS)重叠父母进行相关位点
FISH检测,
均未见异常
图2 病理性CNVs病例2
最下面显示染体区域,红片段为缺失片段,绿代表该缺失片段内所含的OMIM致病基因表3 30例泌尿系统畸形胎儿的染体及CMA结果分布
染体异常
(例)
CNVs
[例(%)]
病理性CNVs
[例(%)]
染体正常
CNVs[例(%)]病理性CNVs[例(%)]
孤立性泌尿系统畸形(狀=24)1 9(37.5)5(20.8)8(33.3)4(16.67)合并其他畸形(狀=6)02(33.3)02(33.3)0总数(狀=30)111(36.7)5(16.7)10(33.3%)4(13.3)
注: :染体核型:46XY,der(22)t(Y,22)(q11;q13.3);CMA结果:arrYq11.221q11.23(18212359 28799937)×2,22q13.2q13.33(43866279 51197838)×1
本研究检出1例新发的17q12缺失综合征病例,与肾囊肿和糖尿病综合征(renalcystsanddia betessyndrome,RCAD)重叠,内含与肾脏发育密切相关的犎犖犉1β基因。
3 讨论
3.1 泌尿系统畸形与染体核型异常的关系 在泌尿系统畸形胎儿中,异常核型发生率约为5%~12%[4,5]。在单侧多囊性肾发育不良胎儿中,3%出现染体异常[6]。本研究泌尿系统畸形胎儿染体异常发生率为1.5%,低于文献报道,考虑病例选择存在偏倚。综上所述,建议对泌尿系畸形胎儿行染体核型检查,部分如双肾多囊肾可行基因诊断。
但是在临床上我们经常会遇到临床表型和染体核型不一致的情况,虽然泌尿系统畸形胎儿产前诊断行胎儿染体核型分析可检出小部分异常结果,多数胎儿染体为正常。
3.2 CMA与常规染体G显带的比较 CMA技术的发展大大提高了小片段基因微缺失或微重复的诊断,而这些是传统常规染体核型分析无法诊断的,提高了遗传疾病的诊断率。使用CMA检测优于传统常规染体培养的优点还可分析没有生命力的组织,比如流产绒毛、宫内死胎样本[7],使得因染体遗传问题而引起的流产、死胎的检出率明显提高。文献报道,在先天性结构畸形、神经认知发育异常疾病的遗传诊断中,在染体核型分析的基础上,CMA可额外诊断出12%~15%的遗传性疾病,因此学者甚至提出将CMA检查作为这类患儿的首选检查[8 10]。
在本研究中,共检测30例病例,仅有1例常规染体核型分析结果异常,为染体不平衡易位,CMA同时检测出异常。而在这29例染体核型正常胎儿中,通过CMA分析检出34.5%(10/29)的CNVs,其中13.8%(4/29)病理性CNVs。可见CMA检查可明显提高遗传性疾病的诊断率。
将CMA检查应用于产前诊断,目前已有小规模的研究报道,主要针对染体异常可能性较大的胎儿,比如超声发现胎儿结构畸形的胎儿[10 12]。发表在《新英格兰杂志》的一项较大规模的CMA应用于产前诊断研究发现,在染体核型正常的分组病
例中进一步行CMA检测,CNVs检出率为36.6%,超声提示生长或结构异常的胎儿病理性CNVs检出率为6.0%,而在仅因高龄但超声未发现异常且染体核型正常的胎儿病理性CNVs检出率仅为1.7%,与仅因唐氏筛查高风险胎儿中检出率仅为1.6%相近[13]。本研究通过CMA额外检出34.5%(10/29)的CNVs,CNVs检出率与文献报道相仿。LeeCN等[14]直接检测194例超声异常胎儿CNVs,病理性CNVs检出率为17%,先天性心脏畸形胎儿异常CNVs检出率为14%,颅内畸形胎儿为18.2%,骨骼畸形胎儿为8.7%。也有文献报道多发畸形胎儿病理性CNVs检出率为10%[15]。小样本病例研究检测30例患有各种CAKU
T合并至少一项肾外畸形的小儿CNVs,并经过FISH确诊,异常检出率为10%[16]。一项系统性综述文献经过精密的筛选纳入18项研究,综合分析染体核型正常超声异常胎儿的产前CMA检测,发现孤立性系统畸形异常CNVs的检出率为5.6%,多发畸形检出率为9.1%,总的检出率为6.8%,孤立性中枢神经系统畸形为6.2%,单纯性心脏畸形为4.2%,孤立性泌尿生殖系统畸形胎儿检出率为5.9%[17]。
本研究中,24例为孤立性泌尿系统畸形,CNVs的检出率为37.5%(9/24),病理性CNVs的检出率为16.7%(4/24),6例为泌尿系统畸形合并其他畸形,CNVs的检出率为33.3%(2/6),未检出病理性CNVs。病理性及良性变异的总检出率两者相仿,似乎孤立性泌尿系统畸形的病理性CNVs检出率高于多发畸形病例,但是两者的差异是没有统计学差异,为了进一步探讨孤立性畸形和多发畸形之间的CNVs的检出率是否有差异需要更大样本量的研究。
然而,CMA检测有其局限性,CMA不能检测出染体倒位及染体平衡易位、点突变、基因组嵌合、四倍体及六倍体,对于不平衡易位的基因组仅能标识出基因组不平衡的区域,不提供产生该变异或基因组重排的相关机制的信息。本研究数据中未检出染体平衡易位病例,仅检出1例染体不平衡易位病例,该病例同时在CMA检查中检测出异常结果。该病例CMA检测结果为arrYq11.221q11.23(18212359 28799937)×2,22q13.2q13.33(43866279 51197838)×1,Y染体重复大小约为10.58Mb,1条22号染体缺失
大小约为7.33Mb,检索文献及相关数据库,缺失区域与22q13微缺失综合征(22q13deletionsyndrome,Phelan Mcder midsyndrome)重叠,Y染体缺失、及22号染体重复区域内含多个OMIM数据库列出的致病基因,涉及免疫、心血管、神经系统以及泌尿系统疾病,临床表现可能有神经发育迟滞、智力低下等。但是从CMA结果我们不知道该缺失区域和重复区域是如何重排的。于是结合其常规染体染体核型结果46,XY,der(22)t(Y,22)(q11;q13.3),我们可知染体数目为46条,胎儿性别为男性,其中一条染体为22号衍生染体,为Y染体q11片段和22号染体q13.3片段的不平衡易位,断裂点为Y染体q11和22号染体的q13.3。由此可见,在产前诊断中,虽然CMA检测在某些方面有其优越性,但是将常规染体核型和CMA结果结合起来分析是有必要的。
3.3 17q12微缺失的分析 17q12缺失综合征主要表现为肾脏多囊性改变及青年人成年发病型糖尿病(maturityonsetdiabetesoftheyoung,MODY5),也有报道与妇女生殖系统苗勒管发育畸形有关[18]。17q12缺失的大小可为1.06~2.46Mb[19]。该缺失片段与肾囊肿和糖尿病综合征(renalcystsanddia betessyndrome,RCAD)重叠,因犎犖犉1β基因突变或缺失引起,是一种常染体显性疾病,主要表现为肾发育不良及早发型糖尿病,肾脏疾病表现多种多样,可表现为肾囊肿、肾小球肾病、肾发育不良、双肾小、独肾或马蹄肾等。犎犖犉1β在肾脏发育中发挥重要的作用,主要在上皮分化中
发挥作用,在输尿管芽发育形成的髓质和皮质集合管中检出高表达。Bellanne Chantelot等[20]学者曾报道8个家族共13位患者因犎犖犉1β基因突变导致肾囊肿和糖尿病综合征,这些患者均有各类肾脏畸形包括肾发育不全、肾发育不良以及肾囊肿等。Edghill等[21]研究160例不明原因肾脏疾病患者,检出14%(23/160)患者携带犎犖犉1β基因突变,83%患者肾脏主要表现为肾囊肿。Bellanne Chantelot[22]从40例非家系的
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