扩展性无创产前检测在染色体微缺失微重复的临床应用价值.pdf

825第 10 期第 53 卷2023-08-07吕晓晓，主管技师，Email：。唐少华，主任技师，Email：。收稿日期：作者简介：通信作者：扩展性无创产前检测在染色体微缺失微重复的临床应用价值吕晓晓，李焕铮，唐少华温州医科大学定理临床学院温州市中心医院检验科，浙江温州325000摘 要 目的：探讨扩展性无创产前检测（NIPT-plus）在筛查胎儿染色体微缺失微重复综合征（MMS）的临床应用价值。方法：选取2020年1月至2023年6月温州市中心医院接受NIPT-plus检测的5 027例孕妇作为研究对象。其中，54例NIPT-plus结果显示MMS高风险的孕妇被建议进行羊膜腔穿刺术，进行胎儿染色体微阵列分析（CMA）检测，并对妊娠结局进行随访，以分析MMS高风险孕妇的检测效能。结果：在5 027例孕妇中，35岁高龄孕妇占42.59%（2 141/5 027）。NIPT-plus检测结果显示54例MMS高风险，阳性率为1.07%，其中，35岁孕妇占44.45%（24/54）。共有35例孕妇接受了侵入性产前诊断，其中14例确诊为MMS，阳性预测值为40%（14/35）。同时，发现2例CMA结果与NIPT-plus结果不符，随访发现7例孕妇在遗传咨询后选择终止妊娠。结论：NIPT-plus在筛查MMS高风险孕妇方面具有较高的阳性预测值。关键词 染色体微缺失微重复；扩展性无创产前检测；染色体微阵列分析；阳性预测值中图分类号R446.1 DOI:10.3969/j.issn.2095-9400.2023.10.009The clinical utility of expanded non-invasive prenatal testing in chromosomal microdeletion and microduplication syndromes LYU Xiaoxiao,LI Huanzheng,TANG Shaohua.Department of Clinical Laboratory Medicine,the Dingli Clinical Institute of Wenzhou Medical University,Wenzhou Central Hospital,Wenzhou 325000,China Abstract:Objective:To investigate the clinical utility of expanded non-invasive prenatal testing(NIPT-plus)in screening for chromosomal microdeletion and microduplication syndromes(MMS)in fetuses.Methods:A total of 5 027 pregnant women who underwent NIPT-plus testing at Wenzhou Central Hospital from January 2020 to June 2023 were included in this study.Among them,54 pregnant women with NIPT-plus results indicating high risk for MMS were recommended to undergo amniocentesis for chromosome microarray analysis(CMA)to assess the detection performance in high-risk MMS pregnancy.Results:Of all the pregnant women,those aged 35 years accounted for 42.59%(2 141/5 027).The NIPT-plus results revealed 54 cases with high risk for MMS yielding a positive rate of 1.07%(54/5 027),of which pregnant women aged 35 years accounting for 44.45%(24/54).Altogether 35 pregnant women underwent invasive prenatal diagnosis,of which 14 cases were confirmed as MMS,with a positive predictive value of 40%(14/35).Additionally,two cases showed discordance between CMA results and NIPT-plus results,and seven pregnant women chose to terminate the pregnancy after genetic counseling.Conclusion:NIPT-plus demonstrated a relatively high positive predictive value in screening for high-risk MMS pregnancies.Key words:chromosome microdeletion microduplication;expanded noninvasive prenatal testing;chromosome microarray analysis;positive predictive value本文引用：吕晓晓,李焕铮,唐少华.扩展性无创产前检测在染色体微缺失微重复的临床应用价值J.温州医科大学学报,2023,53(10):825-829.染色体微缺失微重复综合征（chromosomemicrodeletion/microduplicationsyndrome,MMS）是由染色体微小片段缺失或重复引起的一类遗传性疾病。已知MMS涵盖了300多种类型，患者常表现出特殊面容、智力发育异常、精神行为异常、生长发育迟缓、自闭症等1。1997年，香港中文大学卢煜明教授团队首次在孕妇的外周血中发现含有胎儿的游离DNA片段（cell-freefetalDNA,cffDNA）2，这一发现开创Vol.53 No.10Oct.2023第53卷第10期2023年10月温 州 医 科 大 学 学 报Journal of Wenzhou Medical University论 著826第 53 卷温 州 医 科 大 学 学 报第 10 期了产前筛查的新模式。从2011年起，基于cffDNA的无创产前检测（noninvasiveprenataltesting,NIPT）已广泛应用于临床。2016年，美国医学遗传学和基因组学学会（AmericanCollegeofMedicalGeneticsandGenomics,ACMG）推荐NIPT可以替代常规筛查模式3。然而，目前NIPT的检测范围仅限于常见的13、18、21-三体，而扩展性NIPT（expandednoninvasiveprenataltesting,NIPT-plus）不仅能检测这三种染色体非整倍体，还能筛查其他97种胎儿染色体异常疾病，其中包括17种胎儿染色体非整倍体，其中涵盖4种性染色体异常（45,X、47,XXY、47,XXX、47,XYY）以及其他13种常染色体非整倍体；此外，还包括7种大于3MB的遗传综合征，如1p36缺失综合征、2q33.1缺失综合征、22q11.2缺失综合征、Angelman综合征、Cri-Du-Chat综合征、LangerGiedion综合征、Prader-Willi综合征；最后，NIPT-plus还能检测76种大于10MB的胎儿染色体大片段的缺失重复综合征。尽管关于NIPT-plus在常见三体的检测能力已有许多报道，但对于筛查MMS的检测效能及其临床应用价值的相关文献报道较少。因此，本研究收集NIPT-plus检测MMS高风险的孕妇，通过回顾性分析NIPT-plus和染色体微阵列分析（chromosomemicroarrayanalysis,CMA）结果以及随访结果，评估NIPT-plus在MMS筛查中的检测效能，为MMS高风险孕妇提供更可靠的遗传咨询。1 对象和方法1.1 研究对象 收集2020年1月至2023年6月在温州市中心医院进行NIPT-plus检测的5 027例孕妇的临床资料。年龄为1653岁，高龄孕妇（35岁）共占42.59%（2 141/5 027）。收集所有病例中高风险的NIPT-plus检测结果，并对其进行妊娠结局的随访。本研究经过温州市中心医院伦理委员会审批（L2023-03-027），并确保所有孕妇在参与研究前签署了 检测知情同意书和 保险知情同意书。1.2 方法1.2.1 NIPT-plus检查：用EDTA抗凝管抽取孕妇10mL外周血，离心后收集上层血浆，采用北京贝瑞公司生产的DNA提取试剂盒提取cffDNA，构建文库，通过Illumina高通量基因测序平台进行样本测序检测，产出的原始测序数据量约为NIPT的5倍，将测序序列与人类基因组参考序列图谱进行比对，并剔除GC异常区域、低覆盖度区域，进行数据量归一化，使用主成分分析法（principal-componentanalysis,PCA）来降低序列数分布的偏差，使用隐马尔可夫模型（hiddenMarkovmodel,HMM）进行拷贝数变异（copynumbervariation,CNV）的检测。1.2.2 CMA检查：对NIPT-plus检测结果高风险孕妇，召回并告知侵入性产前诊断风险。在超声引导定位下，常规消毒后于孕1624周行羊膜腔穿刺术抽取羊水10mL。采用德国QIAGEN公司DNA提取试剂盒提取羊水基因组DNA进行检测，用美国Affymetrix公司生产的AffymetrixCytoScan750k芯片检测，用ChromosomeAnalysisSuiteSoftware（ChAS）软件分析。1.2.3 随访：对NIPT-plus检出MMS高风险孕妇通过电话随访，孕产妇健康管理电子信息系统查询，孕产妇保健手册查阅等方式明确孕妇妊娠结局信息。2 结果2.1 孕妇基本情况 共计5 027例孕妇纳入研究，将孕妇的年龄分成5类，24岁238例，2529岁1 191例，3034岁1 457例，3539岁1 682例，40岁459例，其中35岁高龄孕妇有2 141例，占42.59%。NIPT-plus检出MMS高风险54例，其中35岁高龄孕妇有24例，占44.45%。CMA确诊14例，其中35岁高龄孕妇有7例，占50%，见图1。2.2 NIPT-plus筛查结果以及妊娠结局 在5 027例样本中，检出21-三体、18-三体、13-三体、性染色体异常、微缺失微重复高风险总共94例，阳性率为1.87%。其中检出21-三体18例，其中3例拒绝产图1 孕妇年龄分布2 0001 4001 8001 2001 6001 0005004003002002015105024岁2529岁3034岁NIPT-plus检测例数NIPT-plus提示MMS高风险例数MMS高风险者中的CMA确诊例数3539岁40岁827第 10 期第 53 卷前诊断，对3例孕妇进行跟踪随访，1例引产，1例失联，1例生育唐氏儿；CMA确诊21-三体14例，总体阳性预测值（positivepredictivevalue,PPV）为93.33%（14/15）。检出18-三体2例，其中1例孕妇拒绝进一步诊断，随访孕妇已胎停，另1例CMA确诊。检出13-三体1例，进一步诊断结果为阴性。检出性染色体非整倍体异常19例，3例孕妇拒绝进行侵入性产前诊断，跟踪随访，1例生产健康胎儿，1例死胎，1例失联，确诊6例，PPV为37.5%（6/16），其中一例为嵌合体（45,X36/47,XXX4）。检出MMS高风险有54例，19例孕妇拒绝进行侵入性产前诊断，最终入组MMS高风险孕妇35例，CMA确诊14例，其中2例为NIPT-plus检出外的其他异常，PPV为40%（14/35），见表1。表1 NIPT-plus检测5027例高风险孕妇的胎儿情况染色体异常类型NIPT-plus阳性数CMA确诊例数PPV（%）妊娠结局染色体核型例数终止妊娠继续妊娠21-三体181493.3T211414018-三体21100.0T1811013-三体100T13000性染色体异常19637.545,X36/47,XXX411047,XYY30347,XXY10147,XXX101微缺失微重复541440.0与CMA符合的MMS1266与CMA不符合的MMS2112.3 NIPT-plus与产前诊断结果的符合情况 NIPT-plus筛查提示MMS高风险的孕妇群体中，通过CMA实证了14例。其中12例的CMA结果与NIPT-plus的预测相吻合，见表2；2例为NIPT-plus未能捕获的其他异常，见表3。经CMA验证，根据ACMG和ClinGen专家共识及临床建议，4例判定为致病性变异，5例为疑似致病变异，5例意义未明。表2 CMA与NIPT-plus结果一致的12例胎儿情况编号NIPT-plus结果CMA结果妊娠结局13q25.2-q26.1缺失10.1MB3q25.2-q26.1缺失10.1MB，疑似致病终止妊娠215q11.2-q13.1重复4.7MB，来自母源15q11.2-q13.1重复5.19MB，疑似致病终止妊娠320p12.1-p11.21缺失8.9MB20p12.1-p11.21缺失8.87MB，疑似致病继续妊娠422q11.21重复2.4MB，来自母源22q11.21重复2.94MB，疑似致病继续妊娠52p16.3-p16.2重复4.2MB2p16.3-p16.2重复2.16MB，意义未明终止妊娠66p12.2-p11.2重复5.2MB6p12.2-p11.2重复6.11MB，意义未明继续妊娠78p23.2-p23.1重复3.7MB8p23.2-p23.1重复1.47MB，意义未明继续妊娠822q11.22-q11.23重复2MB，来自母源22q11.22-q11.23重复2MB，意义未明继续妊娠95q23.2q23.3重复6.2MB，来自母源6q23.2-q23.3重复6.12MB，致病终止妊娠1011q22.3q23.1缺失5.6MB11q22.3-q23.1缺失5.6MB，致病终止妊娠1111q23.1-q25重复23.9MB11q23.1-q25重复23.06MB，致病终止妊娠1216p13.11-p12.3缺失2.7MB，来自母源16p13.11-p12.3缺失2.83MB，致病继续妊娠表3 CMA与NIPT-plus结果不符合的2例胎儿情况编号NIPT-plus结果CMA结果妊娠结局122q11.21重复2.4MB，来自母源假阴性22q11.21重复2.40MB，Xp22.31缺失1.63MB，疑似致病终止妊娠24q34.1-q34.3缺失5.7MB1p36.21-p36.13重复1.32MB，意义未明继续妊娠吕晓晓，等：扩展性无创产前检测在染色体微缺失微重复的临床应用价值828第 53 卷温 州 医 科 大 学 学 报第 10 期2.4 随访结果 19例NIPT-plus检测提示MMS高风险的孕妇拒绝产前诊断，随访胎儿结局：1例失访，5例选择终止妊娠，其余13例均胎儿正常。21例NIPT-plus检测结果高风险CMA正常的孕妇，随访胎儿发现均正常。3 讨论目前，在临床实践中，染色体缺失和重复的产前诊断仍主要依赖于侵入性检测手段。然而，随着全基因组测序技术的进步，NIPT技术现已被用于该领域的检测工作。近几年，NIPT-plus作为升级版的无创产前筛查技术被推广使用，它不仅可以筛查常见的染色体非整倍体，还可用于检测其他染色体的非整倍体及MMS4。国际产前诊断协会（International Society for Prenatal Diagnosis,ISPD）和ACMG联合声明，NIPT-plus可用于对明确的MMS进行研究性检测，并适用于所有人群的产前筛查5-6。ACMG指南建议，孕妇应进行常规的MMS筛查，大样本人群研究认为胎儿的染色体MMS发生与孕妇的年龄无关，并且比非整倍体更常见7。本研究结果显示在NIPT-plus检出MMS高风险的孕妇中，大于35岁的孕妇占44.45%，小于35岁的孕妇占55.55%，经CMA确诊MMS的孕妇中，大于35岁和小于35岁孕妇各占50%，提示MMS的发生与年龄无紧密关联，与之前的报道一致。近几年，研究学者对NIPT-plus在MMS筛查中的应用进行了深入探讨，但不同研究对NIPT-plus在筛查MMS的检测准确性的报道存在一定差异，PPV为40%59%8-11。在2019年的一项研究中，LIANG等8使用NIPT-plus对94 085例孕妇的外周血进行非整倍体和全基因组MMS筛查，其结果显示MMS的阳性率为0.174%，PPV为40.8%（49/120）。2021年4月9，第6届胎儿医学临床基本技能培训班暨第2届国际产前诊断协会培训课程公布了近30万例NIPT-plus检测的临床随访数据。这些数据显示，MMS的PPV为59%。在2022年的一项研究中，XUE等10使用NIPT-plus在31 256例单胎妊娠妇女中进行了染色体微缺失和微重复的检测，结果表明MMS的阳性率为0.71%，PPV为55.56%（15/27）。2023年ZOU等11在江西省妇幼保健院针对23 116例行NIPT-plus检测的样本进行了胎儿非整倍体和CNV的性能研究，结果显示MMS的阳性率为0.13%，PPV为50%（8/16）。本研究5 027例接受NIPT-plus检测的孕妇中，有54例显示为MMS高风险，阳性率为1.07%，总体PPV为40%，这与文献报道8中的数据相似。NIPT-plus检出16p13.11-p12.3区域2.7MB缺失1例，该区域涉及到12个蛋白编码基因，其中9个是OMIM相关基因，涉及16p13.11recurrent microdeletion综合征，到目前为止，已报告了超过100例16p13.11微缺失患者，缺失范围从162kB到5.5MB12-13。HANNES等14使用BACarrayCGH筛查了1 027例智力低下和/或多发性先天性畸形患者，发现1例16p13.11缺失的患者进行了三人组分析，结果显示该缺失遗传自表型正常的父亲。其余存在16p13.11缺失的患者临床表型多样，并发现2例产前诊断的胎儿均存在脑部结构异常，其中1例为前脑无裂畸形，另1例为侧脑室扩张伴其他不同程度的先天畸形。该孕妇因为年龄高风险进行NIPT-plus检测，超声结果未见异常，且缺失区域来源于表型正常孕妇，故孕妇选择继续妊娠，随访妊娠结局，胎儿未见异常，也提示16p13.11缺失可能会引起神经异常表型，但也可能是神经认知疾病的易感位点，但在得出明确结论之前，致病性需要进一步的研究。另一方面，尽管NIPT-plus检测可以显著提高胎儿染色体异常的检出率，但存在假阳性或假阴性结果。在2017年柯玮琳等15的报道中，14 235例中无创检出15例MMS，其中2例为假阳性结果。在2020年王梓茗等16的报道中，37 845无创检出27例，其中7例为假阴性结果。本研究提示两例NIPT-plus与CMA结果不符合，其中1例孕妇NIPT-plus检测结果显示4q34.1-q34.3区域缺失5.7MB，但是CMA结果显示1p36.21-p36.13区域重复1.32MB，根据ACMG和ClinGen专家共识及临床建议判定为临床意义未明，随访孕妇选择继续妊娠，并生育一健康儿。另1例NIPT-plus显示22q11.21区域重复2.4MB，而CMA结果显示22q11.21重复2.40MB，Xp22.31缺失1.63MB，因Xp22.31缺失涉及STS综合征，主要临床表型为四肢、面、颈、躯干、臀部大面积鳞屑，部分患者可出现角膜浑浊、支气管哮喘和性器官发育异常等症状，随访孕妇选择终止妊娠。目前认为NIPT-plus假阴性或假阳性结果的原因可能与母亲的染色体异常，胎儿游离DNA比例过高或过低、母源性肿瘤、局限性胎盘嵌合（confinedplacental mosaicism,CPM）等有关17。其中，母亲自身携带的拷贝数变异是造成假阳性结果最常见原因18，829第 10 期第 53 卷建议采集NIPT-plus同时采集母亲DNA进行检测，既可有效降低假阳性的发生，又可明确遗传性变异来源，本研究两例孕妇不愿提供本人及配偶的血液，无法进行进一步验证，故难以确定假阳性结果是否来自母亲。总的来说，NIPT-plus与常规NIPT检测比较，可以发现更多的染色体微缺失微重复，NIPT-plus与产前诊断CMA在检测MMS方面具有较高的一致性。NIPT-plus作为一种新的筛查技术，其检测结果可以为临床医师和孕妇提供重要的参考，有助于识别高危孕妇，从而在妊娠期间和出生后提供更好的临床管理。这对于预防出生缺陷、避免孕妇身心伤害、减轻家庭和社会经济负担具有重要的意义。参考文献1 GOLDENBERG P.An update on common chromosome microdeletion and microduplication syndromesJ.Pediatr Ann,2018,47(5):e198-e203.2 LO Y M,CORBETTA N,CHAMBERLAIN P F,et al.Presence of fetal DNA in maternal plasma and serumJ.Lancet,1997,350(9076):485-487.3 GREGG A R,SKOTKO B G,BENKENDORF J L,et al.Noninvasive prenatal screening for fetal aneuploidy,2016 update:A position statement of the American College of medical genetics and GenomicsJ.Genet Med,18(10),1056-1065.4 LIANG D,CRAM D S,TAN H,et al.Clinical utility of noninvasive prenatal screening for expanded chromosome disease syndromesJ.Genet Med,2019,21(9):1998-2006.5 BENN P,BORRELL A,CHIU R W,et al.Position statement from the chromosome abnormality screening committee on behalf of the board of the international society for prenatal diagnosisJ.Prenat Diagn,2015,35(8):725-734.6 ROSE N C,KAIMAL A J,DUGOFF L,et al.Screening for Fetal Chromosomal Abnormalities ACOG Practice Bulletin Summary,Number 226J.Obstet Gynecol,2020,136(4):E48-E69.7 GREGG A R,SKOTKO B G,BENKENDORF J L,et al.Noninvasive prenatal screening for fetal aneuploidy,2016 update:A position statement of the American College of Medical Genetics and GenomicsJ.Genet Med,2016,18(10):1056-1065.8 LIANG D,CRAM D S,TAN H,et al.Clinical utility of noninvasive prenatal screening for expanded chromosome disease syndromesJ.Genet Med,2019,21(9):1998-2006.9 刘颖迪,邬玲仟.高通量测序技术在产前筛查和产前诊断中的应用J.中华预防医学杂志,2021,55(9):1037-1042.10 XUE H,YU A,LIN M,et al.Efficiency of expanded noninvasive prenatal testing in the detection of fetal subchromosomal microdeletion and microduplication in a cohort of 31,256 single pregnanciesJ.Sci Rep,2022,12(1):19750-19765.11 ZOU Y,FENG C,QIN J,et al.Performance of expanded non-invasive prenatal testing for fetal aneuploidies and copy number variations:A prospective study from a single center in Jiangxi provinceJ.Front Genet,2023,13:1073851-1073860.12 HAMAD A,SHERLAW-STURROCK C A,GLOVER K,et al.Expanding the phenotypic spectrum of Chromosome 16p13.11 microduplication:A multicentric analysis of 206 patientsJ.Eur J Med Genet,2023,66(4):104714.13 FIRTH H V,RICHARDS S M,BEVAN A P,et al.DECIPHER:Database of chromosomal imbalance and phenotype in humans using ensembl resourcesJ.Am J Hum Genet,2009,84(4):524-533.14 HANNES F D,SHARP A J,MEFFORD H C,et al.Recurrent reciprocal deletions and duplications of 16p13.11:The deletion is a risk factor for MR/MCA while the duplication may be a rare benign variantJ.J Med Genet,2009,46(4):223-232.15 柯玮琳,赵卫华,揭深秋,等.无创产前DNA检测次要结果中基因组拷贝数变异的临床意义J.中国医学遗传学杂志,2017,34(3):327-331.16 王梓茗,杨洁霞,尹爱华.无创产前检测对常规染色体数目异常之外的拷贝数变异的检出意义:205例临床分析J.中华围产医学杂志,2020,23(6):405-410.17 OSBORNE C M,HARDISTY E,DEVERS P,et al.Discordant noninvasive prenatal testing results in a patient subsequently diagnosed with metastatic diseaseJ.Prenat Diagn,2013,33(6):609-611.18 YIN A H,PENG C F,ZHAO X,et al.Noninvasive detection of fetal subchromosomal abnormalities by semiconductor sequencing of maternal plasma DNAJ.Proc Natl Acad Sci U S A,2015,112(47):14670-14675.（本文编辑：赵翠翠）吕晓晓，等：扩展性无创产前检测在染色体微缺失微重复的临床应用价值