双胎妊娠常见胎儿染色体非整倍体的产前筛查.pdf

发育医学电子杂志 2023 年 7 月 第 11 卷 第 4 期 J Dev Med(Electronic Version),Jul.2023,Vol.11,No.4285双胎妊娠常见胎儿染色体非整倍体的产前筛查于怡清戚庆炜（中国医学科学院北京协和医院妇产科，北京100730）综述根据筛查原理的不同，可将针对常见胎儿染色体非整倍体（包括 21、18、13 三体）的产前筛查分为3 类：基于母血清生化指标的产前筛查（maternal serum screening，MSS）；基于胎盘游离 DNA（cell-free DNA，cfDNA）的产前筛查，即无创产前检测（non-invasive prenatal testing，NIPT）；基于超声的产前筛查。目前关于单胎妊娠的产前筛查体系已相对完善，但针对双胎妊娠的产前筛查则较为特殊与复杂。受胎儿数目和合子性影响，且病例数较少，无论是 MSS，还是 cfDNA 检测，双胎妊娠的产前筛查都不如在单胎妊娠中那样准确。本文结合现有文献与国内外临床处理指南，对双胎妊娠常见胎儿染色体非整倍体产前筛查的相关问题进行综述。1双胎妊娠的合子性、绒毛膜性及其与产前筛查的关系双胎的合子性指双胎妊娠的受精卵个数，双卵双胎的两个胎儿在遗传学上完全不同，而单卵双胎的两个胎儿的遗传学特征是完全相同的。根据双胎间隔膜的两层羊膜之间是否包含一层绒毛组织，可将双胎妊娠分为双绒毛膜性双胎和单绒毛膜性双胎。双胎妊娠的绒毛膜性与合子性不完全对等。一般而言，双卵双胎均为双绒毛膜双羊膜囊。对于单卵双胎而言，如果受精卵在3 d内进行分裂，则形成双绒毛膜双羊膜囊双胎；在第49天内进行分裂，则形成单绒毛膜双羊膜囊双胎；在第1012天内进行分裂，则形成单绒毛膜单羊膜囊双胎；而12 d才进行分裂，则会形成连体双胎。因此，双绒毛膜性不一定为双卵双胎，而单卵双胎也不一定为单绒毛膜性。双胎妊娠胎儿常见染色体非整倍体的总体风险较为复杂，与母亲年龄以及双胎的合子性均有相关性。对于双卵双胎而言，两个胎儿的遗传学特征不一致，每个胎儿发生非整倍体的风险都是相互独立的，理论上每个胎儿的非整倍体风险与母亲年龄风险大致相当，但是该母亲怀有非整倍体胎儿的风险增加了，因为胎儿数1个。对于单卵双胎而言，两个胎儿的遗传学特征一致，理论上两个胎儿的染色体核型是一致的，胎儿非整倍体风险与母亲年龄风险相似，但也有两个胎儿染色体核型不一致这种罕见情况的报道1-2。2基于超声的产前筛查早孕期超声筛查的主要指标为孕1113+6周胎儿颈后透明层（nuchal translucency，NT）厚度。NT增厚与胎儿非整倍体相关，早期研究表明，将NT测量与早孕期母血清人绒毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotropin，hCG）、妊娠相关血浆蛋白A（pregnancy associated plasma protein A，PAPP-A）检测相结合进行早孕期联合筛查，可将对胎儿21三体的检出率提升到86%，复合假阳性率为6.7%3。Nicolaides42004年总结10年数据，得出NT对于单胎妊娠胎儿21三体的检出率为76.8%，假阳性率为4.2%。研究表明，双胎妊娠的DOI：10.3969/j.issn.2095-5340.2023.04.008通信作者：戚庆炜（Email：）286发育医学电子杂志 2023 年 7 月 第 11 卷 第 4 期 J Dev Med(Electronic Version),Jul.2023,Vol.11,No.4NT分布与单胎比较差异无统计学意义，切割值相同5，在假阳性率为5%的情况下，NT对于胎儿21三体的检出率波动于69%80%，这和单胎妊娠中NT对于胎儿21三体的检出率比较差异无统计学意义610。NT测量可以独立筛查每个胎儿，因此可用于双胎、多胎妊娠的产前筛查。目前国内外指南均推荐对于双胎妊娠在妊娠1113+6周时通过超声测量NT厚度来评估胎儿发生21三体的风险1113。3基于母血清生化指标的产前筛查双胎妊娠时，早中孕期血清学筛查指标水平并不简单是单胎妊娠的2倍。研究指出，早孕期双胎妊娠血清hCG的游离 亚单位（-human chorionic gonadotropin，-hCG）平均水平是单胎妊娠的1.86倍，PAPP-A的平均水平则是单胎妊娠的2.10倍14。中孕期时血清游离雌三醇（unconjugated estriol，uE3）的平均水平为单胎妊娠的1.6倍，而-hCG、抑制素A和甲胎蛋白的平均水平则分别为单胎妊娠的1.84、1.99和2.13倍14-15。与单胎妊娠相比，双胎妊娠的非整倍体筛查数据十分有限。除胎儿NT厚度外，其他非整倍体筛查方法的检出率均逊于单胎妊娠。有研究表明，将NT测量和早孕期母血清学筛查（PAPP-A和游离-hCG）联合应用于双胎妊娠的非整倍体筛查，其对胎儿21三体的检出率较单纯采用NT测量要高7,16-17。一项Meta分析的结果显示，对双胎妊娠采用早孕期联合筛查，对21三体的检出率可达89%，假阳性率为5.4%，这和单胎妊娠的筛查效率相近16。双胎妊娠的中孕期血清学筛查效力较低。Garchet-Beaudron等18对11 040例双胎妊娠的二联血清学筛查进行前瞻性研究，结果显示，对胎儿21三体的平均检出率为63%，假阳性率为10.8%。其他文献报道则显示，中孕期血清学筛查在单胎和双胎妊娠中对胎儿21三体的检出率分别为60%70%和45%，假阳性率分别为5%和10%11,19，因此不建议对双胎妊娠采用单纯的中孕期血清学筛查。双胎之一胚胎停育（vanishing twin，VT）是双胎妊娠的早期并发症之一20。VT在体外受精妊娠中是较为常见的现象，其发生率根据所移植胚胎数目有所不同21-22，然而在自然受孕的妊娠中VT的发生率尚不明确。Seong等23的研究显示，在进行非整倍体筛查或诊断的双胎妊娠孕妇中，有1.1%的孕妇通过超声诊断为VT。多项研究表明，VT对母血清中-hCG水平的影响较小，但会引起PAPP-A水平升高24-25，在VT后，PAPP-A至少会持续8周才开始下降26-27，因此不建议对VT病例进行早孕期联合血清学筛查。综合以上研究结果，对于血清学筛查在双胎妊娠中的应用，可以考虑进行早孕期联合筛查，不建议采用单纯的中孕期血清学筛查，对VT不建议采用血清学筛查1113。4基于 cfDNA 的产前筛查4.1cfDNA对双胎妊娠胎儿21三体的产前筛查效力1997年香港中文大学Lo等28首次报道在母血中含有胎儿源性的cfDNA片段，随着二代测序技术和生物信息学分析技术的进展，基于cfDNA的产前筛查迅速进入临床，并被整合进入产前筛查系统。由于这些“胎儿源性的cfDNA”来自胎盘滋养细胞，因此目前统一将这一筛查方法称为cfDNA检测。2013年之后的多项针对普通孕妇人群的研究表明，在低龄孕妇中，cfDNA检测的筛查效率显著优于MSS29-30。在上述研究的基础上，无论是美国医学遗传学与基因组学学会（American College of Medical Genomics，ACMG）于2016年发布的有关胎儿染色体非整倍体无创产前筛查的共识31，还是我国原国家卫生与计划生育委员会办公厅于2016年组织全国产前诊断专家组编写并发布的“孕妇外周血胎儿游离DNA产前筛查与诊断技术规范”（以下简称“技术规范”）都明确指出，cfDNA检测是对于胎儿21、18、13三体产前筛查的最敏感的技术手段。最近的Meta分析显示，cfDNA检测是目前最有效的、应用最广泛的胎儿常见染色体非整倍体的产前筛查方法32-33。cfDNA检测在单胎妊娠中的应用和研究已经发育医学电子杂志 2023 年 7 月 第 11 卷 第 4 期 J Dev Med(Electronic Version),Jul.2023,Vol.11,No.4287较为充分和完善，但这项技术在双胎妊娠中的应用及其有效性的研究则相对较少，一方面是由于胎儿非整倍体的总体发生率较低，另一方面是由于双胎妊娠的病例数较少，这也是难以开展对cfDNA检测在双胎妊娠中应用的大样本前瞻性研究的重要原因，从而也很难获得cfDNA在双胎妊娠中应用的有效性评估的数据。2016年美国妇产科医师协会（American College of Obstetrics and Gynecology，ACOG）关于胎儿非整倍体筛查的指南34不推荐将cfDNA检测应用于多胎妊娠的非整倍体筛查。2016年美国ACMG的指南中有关双胎妊娠的建议，仅仅提出“在多胎妊娠和（或）供卵情况下，在提供NIPT作为筛查选择前，应当联系检测实验室了解这一情况下NIPT的检测效度”，至于NIPT是否可用于双胎妊娠，则未给出明确建议31。我国的“技术规范”则将双胎及多胎妊娠列为NIPT的慎用人群。Chibuk等35总结了2013年9月至2018年6月提交到LabCorp和综合遗传学实验室的绒毛活检、羊膜腔穿刺以及流产物样本的细胞遗传学和单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）微阵列分析的结果，将这些结果与同期的双胎妊娠cfDNA检测结果进行交叉对照和比较。期间一共有422例双胎妊娠被纳入研究。送检cfDNA检测的指征包括孕妇高龄（73%）、超声异常（14%）、多种指征（8%）、有阳性家族史（3%）、未提供检测指征（2%）、MSS结果异常（1%）。在第1次采血的时候，422例双胎妊娠中有371例获得结果，48例检测失败，3例羊水检测失败被剔除。在371例首次采血有结果的病例中，96例的cfDNA检测结果为阳性，其中76例为真阳性，20例为假阳性。共有61例21三体（48例为真阳性，13例为假阳性），26例18三体（22例为真阳性，4例为假阳性），9例13三体（6例为真阳性，3例为假阳性）。21、18、13三体的总体阳性预测值（positive predictive value，PPV）为79.2%（95%CI：69.486.5），21三体的 PPV 为78.7%（95%CI：66.087.7），18三体的PPV为 84.6%（95%CI：64.395.0），13三体的PPV为66.7%（95%CI：30.991.0）。该研究的局限性是所纳入研究的都是选择进行诊断性检测的病例，即高风险人群，因此cfDNA检测的阳性病例相对富集。该研究的结果显示，对于双胎妊娠而言，cfDNA检测的效能优于MSS，是双胎妊娠可靠准确的筛查手段。Dyr等36总结了Sequenom实验室2011年至2017年对30 826例多胎妊娠cfDNA检测的结果，其中早孕、中孕和晚孕期送检分别占65%、33%和2%，65.2%的送检指征是孕妇高龄，超声异常、多种指征以及MSS高风险分别占14.4%、6.8%和5.1%。2011年至2013年未对双胎及三胎妊娠进行区分，2014年至2017年的多胎妊娠中，双胎妊娠23 986例，三胎妊娠709例。在双胎妊娠病例中，cfDNA检测失败率为6.05%，在检测失败原因中，由于胚胎DNA含量（fetal fraction，FF）低占5.47%，技术原因占0.57%。在双胎妊娠中，cfDNA检测对胎儿21、18和13三体的检测结果为阳性的比例分别为1.5%、0.48%、0.21%，PPV分别为99.08%、99.28%和88.71%。作者认为对于双胎妊娠，cfDNA检测的筛查效能高于传统的血清学筛查。Gil等32对在临床常规工作中双胎妊娠行cfDNA检测的结果进行总结，并结合既往文献发表的结果，对双胎妊娠cfDNA检测的效能进行Meta分析。前瞻性研究的数据来自于1014+1周的双胎妊娠，研究人群一部分是伦敦的胎儿医学中心或布鲁塞尔Brugmann大学医院自荐参加研究的孕妇，另一部分是来自于英格兰的两家国家医疗服务体系（National Health Service，NHS）医院中的一家、在接受常规早孕期联合筛查之后选择进行cfDNA检测的孕妇。同时，作者检索了在MEDLINE、EMBASE、CENTRAL（The Cochrane Library）、ICTRP（Clinical Trials.gov and the World Health Organization International Clinical Trials Registry Platform）中发表的文献，将这两部分结果进行汇总，对cfDNA检测对于双胎妊娠288发育医学电子杂志 2023 年 7 月 第 11 卷 第 4 期 J Dev Med(Electronic Version),Jul.2023,Vol.11,No.4胎儿21、18、13三体筛查的效能进行Meta分析。在前瞻性研究部分，共有997例双胎妊娠被纳入研究，cfDNA检测检出了17例21三体中的16例（94.1%）、10例18三体中的9例（90%）以及2例13三体中的1例（50%）。文献检索共纳入了7项研究，将前瞻性研究的结果与这7项研究的结果进行汇总，共有56例21三体双胎妊娠和3 718例非21三体双胎妊娠，汇总加权检出率为98.2%（95%CI：83.2%99.8%），假阳性率为0.05%（95%CI：0.01%0.26%）；有18例18三体双胎妊娠和3 143例非18三体双胎妊娠，其汇总加权检出率为88.9%（95%CI：64.8%97.2%），假阳性率为0.03%（95%CI：0.00%0.33%）；13三体只有3例，cfDNA检出了其中2例，检出率为66.7%，假阳性率为0.19%。作者认为，cfDNA检测对于双胎妊娠的胎儿21三体而言，其筛查效能与单胎妊娠相似，且优于早孕期联合筛查以及中孕期筛查。对于18三体和13三体，由于病例数太少，无法准确评估cfDNA检测对于双胎妊娠的胎儿18三体和13三体的筛查效力。最近的一项针对cfDNA检测在双胎妊娠中应用的前瞻性研究来自于胎儿医学基金会（Fetal Medicine Foundation，FMF），Judah等37对1 272例孕1014周的双胎妊娠cfDNA检测结果进行总结，结果显示对于胎儿21、18和13三体的检出率分别为95%、90%和50%。另外，作者也对既往的12项研究结果进行了Meta分析，一共包括了137例胎儿21三体、50例胎儿18三体以及11例胎儿13三体，结果显示，对于胎儿21三体的汇总检出率为99%（95%CI：92.099.9），假阳性率为0.02%（95%CI：0.0010.43）。作者注意到cfDNA检测对于胎儿21三体的检出率高于其他的筛查方法，尽管低于单胎妊娠，但假阳性率很低。同时作者也指出，由于病例数太少，对于cfDNA检测对双胎妊娠胎儿18三体和13三体的筛查效力无法准确评估。综合以上几项较大样本数的回顾性和前瞻性研究以及Meta分析的结果，尽管对于cfDNA检测用于双胎妊娠的研究样本量远远低于单胎妊娠，但这些结果都显示cfDNA检测对于胎儿21三体的检出效果和单胎妊娠一致，其筛查效力优于早孕期联合筛查，而对胎儿18三体和13三体的评估尚不完善。中华医学会编制发布的双胎妊娠临床处理指南（2020年更新）38中也指出早孕期应用cfDNA检测筛查21三体具有较高的敏感度和特异性，筛查效能与单胎妊娠近似，且优于早孕期联合筛查或中孕期母体生化筛查。2020年ACOG关于胎儿染色体异常的筛查指南提出了cfDNA检测应用于双胎产前筛查的可行性，强调了cfDNA检测应用于双胎妊娠的胎儿21三体产前筛查的可靠性，但并未给出明确的推荐倾向12。综合以上研究结果，在临床实践中可以考虑将cfDNA检测应用于双胎妊娠胎儿21三体的产前筛查。4.2双胎妊娠cfDNA检测的特殊情况cfDNA检测用于双胎妊娠还存在一些其他需要关注的情况，主要是检测失败的风险增加，以及针对VT病例的cfDNA检测相关问题。4.2.1cfDNA检测失败尽管cfDNA检测已被证明是最有效的针对常见胎儿染色体非整倍体的产前筛查方案，但这项检测仍然存在一定的检测失败率。在最近的一项Meta分析中，Gil等39总结了cfDNA检测失败的3个原因：标本因素：血量不足、溶血、样本标识错误、运输不当等；FF低（通常4%才能够达到足够的测序读长深度，从而达到cfDNA检测的目的31,42。如果FF4%，母血中的胎盘来源cfDNA含量不足，实际被检测到的是母源性cfDNA而不是胎盘源性cfDNA，从而导致cfDNA检测失败。文献报道在单胎妊娠中，根据cfDNA检测技术平台的不同，其检测失败率在1%8%，其中基于大规模平行测序的检测技术平台的检测失发育医学电子杂志 2023 年 7 月 第 11 卷 第 4 期 J Dev Med(Electronic Version),Jul.2023,Vol.11,No.4289败率最低，约为1.58%，染色体特异性测序平台的检测失败率约为3.56%，而基于SNP平台的检测失败率最高，约为6.39%40。Chang等43总结了中国医学科学院北京协和医院27 363例的cfDNA检测结果，结果显示，基于大规模平行测序技术平台的cfDNA检测失败率为1.49%，其中78.2%的检测失败原因是由于FF低所致，与国外文献的报道基本一致。一项关于双胎妊娠的FF的前瞻性研究显示，双胎妊娠的平均FF为8%四分位间距（interquartile range，IQR），6.0%10.4%，而 单 胎 妊 娠 的 平 均 F F 则 为 1 1%（I Q R，8.3%14.4%），两者之间差异具有明显统计学意义（P0.001），在首次采血之后，双胎妊娠cfDNA检测失败率为9.4%，单胎妊娠的cfDNA检测失败率为2.9%，两者之间差异也具有明显统计学意义（P30,000 multifetal gestations:experience at one clinical laboratoryJ.PLoS One,2019,14(8):e0220979.37 JUDAH H,GIL M M,SYNGELAKI A,et al.Cell free DNA 292发育医学电子杂志 2023 年 7 月 第 11 卷 第 4 期 J Dev Med(Electronic Version),Jul.2023,Vol.11,No.4testing of maternal blood in screening for trisomies in twin pregnancy:updated cohort study at 1014 weeks and meta analysisJ.Ultrasound Obstet Gynecol,2021,58(2):178-189.38 陈敦金,段涛,刘彩霞.双胎妊娠临床处理指南(2020 年更新)J.中国产前诊断杂志(电子版),2021,13(1):51-63.39 GIL M M,AKOLEKAR R,QUEZADA M S,et al.Analysis of cell-free DNA in maternal blood in screening for aneuploidies:meta-analysisJ.Fetal Diagn Ther,2014,35(3):156-173.40 YARON Y.The implications of non-invasive prenatal testing failures:a review of an under-discussed phenomenonJ.Prenat Diagn,2016,36(5):391-396.41 GALEVA S,GIL M M,KONSTANTINIDOU L,et al.First-trimester screening for trisomies by cfDNA testing of maternal blood in singleton and twin pregnancies:factors affecting test failureJ.Ultrasound Obstet Gynecol,2019,53(6):804-809.42 CANICK J A,PALOMAKI G E,KLOZA E M,et al.The impact of maternal plasma DNA fetal fraction on next generation sequencing tests for common fetal aneuploidies J.Prenat Diagn,2013,33(7):667-674.43 CHANG J,QI Q,ZHOU X,et al.Factors associated with test failure in pregnant women undergoing cell-free DNA-based testing for fetal trisomyJ.J Med Screen,2021,28(4):411-418.44 SARNO L,REVELLO R,HANSON E,et al.Prospective first-trimester screening for trisomies by cell-free DNA testing of maternal blood in twin pregnancyJ.Ultrasound Obstet Gynecol,2016,47(6):705-711.45 STRUBLE C A,SYNGELAKI A,OLIPHANT A,et al.Fetal fraction estimate in twin pregnancies using directed cell-free DNA analysisJ.Fetal Diagn Ther,2013,35(3):199-203.46 GIL M M,QUEZADA M S,BREGANT B,et al.Implementation of maternal blood cell-free DNA testing in early screening for aneuploidiesJ.Ultrasound Obstet Gynecol,2013,42(1):34-40.47 HEDRIANA H,MARTIN K,SALTZMAN D,et al.Cell-free DNA fetal fraction in twin gestations in single-nucleotide polymorphism-based noninvasive prenatal screeningJ.Prenat Diagn,2019,40(2):179-184.48 BENN P,REBARBER A.Non invasive prenatal testing in the management of twin pregnanciesJ.Prenat Diagn,2021,41(10):1233-1240.49 WHITE K,WANG Y,KUNZ L H,et al.Factors associated with obtaining results on repeat cell-free DNA testing in samples redrawn due to insufficient fetal fractionJ.J Matern Fetal Neonatal Med,2019,33(23):4010-4015.50 HUI L,BIANCHI D W.Fetal fraction and noninvasive prenatal testing:What clinicians need to knowJ.Prenat Diagn,2019,40(2):155-163.51 CURNOW K J,WILKINS-HAUG L,RYAN A,et al.Detection of triploid,molar,and vanishing twin pregnancies by a single-nucleotide polymorphismbased noninvasive prenatal testJ.Am J Obstet Gynecol,2015,212(1):79.e1-79.e9.52 HARTWIG T S,AMBYE L,SRENSEN S,et al.Discordant non-invasive prenatal testing(NIPT)-a systematic review J.Prenat Diagn,2017,37(6):527-539.53 NILES K M,MURJI A,CHITAYAT D.Prolonged duration of persistent cell-free fetal DNA from vanishing twinJ.Ultrasound Obstet Gynecol,2018,52(4):547-548.54 BALAGUER N,MATEU-BRULL E,SERRA V,et al.Should vanishing twin pregnancies be systematically excluded from cell-free fetal DNA testing?J.Prenat Diagn,2021,41(10):1241-1248.（收稿日期：2022-09-01）（本文编辑：王帆）