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Molecular Pathology&CytogeneticsDepartment of Pathology&Laboratory Medicine美国加利福利亚大学洛杉机分校医学院美国加利福利亚大学洛杉机分校医学院美国加利福利亚大学洛杉机分校医学院美国加利福利亚大学洛杉机分校医学院病理临床检验系分子病理及细胞遗传学科病理临床检验系分子病理及细胞遗传学科病理临床检验系分子病理及细胞遗传学科病理临床检验系分子病理及细胞遗传学科吕康模吕康模 医学博士医学博士什么是产前诊断什么是产前诊断 为什么产前诊断为什么产前诊断产前诊断方法产前诊断方法产前诊断新进展产前诊断新进展产前诊断是在遗传咨询的基础上产前诊断是在遗传咨询的基础上,通过遗传学检测通过遗传学检测和影像学检查和影像学检查,对高风险胎儿进行明确诊断，通过对高风险胎儿进行明确诊断，通过对某些严重先天对某些严重先天遗传病遗传病的选择性流产的选择性流产,达到降低出达到降低出生缺陷率，提高优生质量和人口素质目的。生缺陷率，提高优生质量和人口素质目的。什么是产前诊断什么是产前诊断 遗传疾病的分类遗传疾病的分类 Thompson&Thompson Genetics in MedicineThompson&Thompson Genetics in Medicine15%15%自然流产自然流产 (50%(50%染色体异常染色体异常)0.7%0.7%染色体异常染色体异常 0.36%0.36%单基因病单基因病 孟德尔遗传病孟德尔遗传病60%60%多基因病多基因病 50-90%50-90%白血病白血病 5%5%多基因病多基因病 3-6%3-6%不育症不育症 胎儿胎儿 新生儿新生儿 儿童儿童 成人成人#1单基因病遗传病单基因病遗传病地中海贫血地中海贫血 1/50 to 1/100 South Asian1/50 to 1/100 South Asian镰状细胞病镰状细胞病 1/50 in central Africa,1/50 in central Africa,遗传性非息肉性大肠癌遗传性非息肉性大肠癌 1/2001/200血色病（遗传血色病（遗传)1/300 Caucasians1/300 Caucasians家族性高胆固醇血症家族性高胆固醇血症 1/5001/500成人型多囊肾病成人型多囊肾病 1/1,0001/1,0001-1-抗胰蛋白酶缺乏症抗胰蛋白酶缺乏症 1/2,500 to 1/10,000 Caucasians1/2,500 to 1/10,000 Caucasians囊性纤维化病囊性纤维化病 1/2,000 to 1/4,000 Caucasians1/2,000 to 1/4,000 Caucasians家族性黑蒙痴呆家族性黑蒙痴呆,戴萨克斯症戴萨克斯症1/3,000 Ashkenazi Jews1/3,000 Ashkenazi Jews杜氏肌营养不良杜氏肌营养不良 1/3,500 males1/3,500 males1111型神经纤维瘤病型神经纤维瘤病 1/3,000 to 1/5,0001/3,000 to 1/5,000成骨不全症成骨不全症 1/5,000 to 1/10,0001/5,000 to 1/10,000脆性脆性X X染色体综合征染色体综合征 1/4,000 males;1/8,000 females1/4,000 males;1/8,000 females甲型血友病甲型血友病 1/5,000 to 1/10,000 males1/5,000 to 1/10,000 males腺瘤性结肠息肉病腺瘤性结肠息肉病 1/6,0001/6,000强直性肌营养不良强直性肌营养不良 1/7,000 to 1/20,000 Caucasians1/7,000 to 1/20,000 Caucasians苯丙酮尿症苯丙酮尿症 1/10,000 to 1/15,000 Caucasians1/10,000 to 1/15,000 Caucasians马凡氏综合征马凡氏综合征 1/10,000 to 1/20,0001/10,000 to 1/20,000视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤 1/20,0001/20,000亨廷顿舞蹈病亨廷顿舞蹈病 1/20,000 Caucasians1/20,000 Caucasians22 常染色体隐性遗传常染色体隐性遗传 地中海贫血地中海贫血镰状细胞病镰状细胞病家族性高胆固醇血症家族性高胆固醇血症苯丙酮尿症苯丙酮尿症囊性纤维化病囊性纤维化病血色病血色病常染色体显性遗传常染色体显性遗传 1型神经纤维瘤病型神经纤维瘤病强直性肌营养不良强直性肌营养不良 成人型多囊肾病成人型多囊肾病视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤 马凡氏综合征马凡氏综合征 亨廷顿舞蹈病亨廷顿舞蹈病 成骨不全症成骨不全症 色盲色盲蚕豆症蚕豆症甲型血友病甲型血友病 爱伯综合症爱伯综合症杜氏肌营养不良杜氏肌营养不良脆性脆性X染色体综合征染色体综合征X染色体隐性遗传染色体隐性遗传 23423222维生素维生素D型无效性佝偻病型无效性佝偻病腓骨肌萎缩症腓骨肌萎缩症 蕾特氏症蕾特氏症 X染色体显性遗传染色体显性遗传 神经管畸形（脊柱裂，无脑儿神经管畸形（脊柱裂，无脑儿)1/200 to 1/1,000唇裂或腭裂婴儿唇裂或腭裂婴儿 1/500 to 1/1,000马蹄内翻足马蹄内翻足1/1,000先天性心脏病先天性心脏病 1/200 to 1/500 老年性痴呆老年性痴呆1/10两极情感障碍两极情感障碍,躁狂抑郁性精神病躁狂抑郁性精神病 1/100 to 1/200癌症癌症1/3糖尿病糖尿病1/10心脏病或中风心脏病或中风 1/3 to 1/5精神分裂症精神分裂症1/100多基因疾病多基因疾病 染色体异常染色体异常病病类型类型 基因扩增基因扩增 先天性先天性(体细胞体细胞)后天性后天性(体细胞体细胞)PrenatalPrenatal产前产前PostnatalPostnatal生后生后染色体内染色体内结构上结构上染色体间染色体间多体多体非整倍体非整倍体多倍体多倍体(三倍体三倍体,四倍体四倍体)染色体异常染色体异常数量上数量上单体单体罗伯逊易位罗伯逊易位 相互易位相互易位 重迭重迭缺失缺失插入插入等臂染色体等臂染色体 环环状状染色体染色体倒位倒位插入插入常见常见胎胎儿染色体异常儿染色体异常 新生儿染色体异常出生率新生儿染色体异常出生率染色体异常染色体异常出生率出生率 平衡易位平衡易位不平衡易位不平衡易位臂间倒位臂间倒位21三体三体18三体三体13三体三体双侧唇裂双侧唇裂多指趾畸形多指趾畸形前脑无裂畸形前脑无裂畸形小脑症小脑症47,XX,+131313三体综合征三体综合征 帕突氏综合征帕突氏综合征 心脏心脏,肾脏异常肾脏异常重度智力发育迟缓重度智力发育迟缓耳聋耳聋,癫痫癫痫脐突出脐突出1818三体儿三体儿爱德华综合征爱德华综合征 1.第二个和第五个重叠的第第二个和第五个重叠的第三和第四位紧握的拳头三和第四位紧握的拳头2.套钩套钩底足和底足和突出的跟骨突出的跟骨3.大大畸形低耳畸形低耳4.心脏心脏,肾脏肾脏异常异常5.重度智力发育迟缓重度智力发育迟缓47,XX,+13唐氏综合征唐氏综合征心脏病心脏病十二指肠的十二指肠的闭锁闭锁智力发育迟延智力发育迟延甲状腺问题甲状腺问题听觉丧失听觉丧失增加白血病增加白血病听觉丧失听觉丧失癫痫危险癫痫危险达达60岁岁或更老或更老47,XX,+13孕妇年龄与唐氏综合征发生率的关系孕妇年龄与唐氏综合征发生率的关系 孕龄孕龄9-11 周周 16 周周 出生出生率率 15-19-1/125020-24-1/140025-29-1/110030-1/90031-1/90032-1/750331/3701/4201/625341/2501/3331/500351/2501/2501/385361/1751/2001/300371/1751/1501/225381/1151/1151/175391/901/901/140401/801/701/100411/501/501/80421/301/401/65431/251/301/50441/251/251/4045 and older1/151/201/251520253035404550孕龄孕龄1:10001:1001:10发生率发生率75的唐氏综合症婴儿的唐氏综合症婴儿:1:20018三体儿三体儿风险度1:100 需要需要 取绒毛取绒毛膜或羊膜穿刺做染色体诊断染色体诊断妊娠中期妊娠中期唐氏综合症风险度 1:27018三体儿三体儿风险度1:100 需要需要羊膜穿刺取取羊水做染色体诊断做染色体诊断筛查试验筛查试验敏感性敏感性假阳假阳性性假假阴性阴性妊娠早期妊娠早期NT,PAPP-A,hCG84%5%16%妊娠中期妊娠中期三联筛选三联筛选 72%5%28%四联筛选四联筛选81%5%19%整合检验法整合检验法95%5%5%筛查试验敏感性筛查试验敏感性,假阳假阳性性,假假阴性阴性创伤性方法创伤性方法羊膜腔穿刺羊膜腔穿刺绒毛取样绒毛取样脐血取样脐血取样胎儿镜和胚胎活检胎儿镜和胚胎活检 产前诊断检查方法产前诊断检查方法羊膜腔穿刺羊膜腔穿刺绒毛取样绒毛取样绒毛取样绒毛取样脐血取样脐血取样产前确诊方法和进展产前确诊方法和进展 染色体核型染色体核型荧光原位杂交荧光原位杂交多聚酶链反应多聚酶链反应(PCR)基因组微阵列基因组微阵列杂交杂交分析分析全基因组测序全基因组测序 染色体染色体核型核型分析分析 -Karyotyping 染色体异常类型染色体异常类型基因扩增基因扩增 先天性先天性(体细胞体细胞)后天性后天性(体细胞体细胞)PrenatalPrenatal产前产前PostnatalPostnatal生后生后染色体内染色体内 结构结构染色体间染色体间多体多体非整倍体非整倍体多倍体多倍体(三倍体三倍体,四倍体四倍体)染色体异常染色体异常 数量数量单体单体罗伯逊易位罗伯逊易位 相互易位相互易位 重复重复缺失缺失插入插入等臂染色体等臂染色体 环环状状染色体染色体倒位倒位插入插入染色体染色体核型核型弱点弱点v有丝分裂细胞有丝分裂细胞v分辨率低分辨率低:5-10Mbv要求经验要求经验v费时费时优点优点单细胞单细胞直观直观诊断金标准诊断金标准荧光原位杂交荧光原位杂交-FISH-FISH荧光原位杂交荧光原位杂交探针设计探针设计 正常正常 异常异常LS (locus specific)特异位点特异位点 基因重排基因重排 BA (break apart)单易位单易位SF (single fusion)双重易位双重易位 DF (double fusion)探针探针:1.YAC 2.BAC 3.Plasmid 4.PCR product产前诊断产前诊断荧光原位杂交荧光原位杂交探针探针设计设计产前诊断产前诊断荧光原位杂交荧光原位杂交18x2,XX18x2,XY13x2,21x2正常结果正常结果 13x3,21x313x3,21x313x2,21x313x2,21x3异常异常结果结果 唐氏综合征唐氏综合征Xx3,18x3Xx3,18x3三倍体三倍体13x2,21x213x2,21x213x2,21x313x2,21x32121嵌合体嵌合体XY,18x3XY,18x3XY,18x2XY,18x21818嵌合体嵌合体 基因组微阵列基因组微阵列杂交杂交 -array CGH-array CGH 部份染色体部份染色体微小微小缺失异常缺失异常综合征综合征染色体染色体缺失缺失 综合征综合征1p36.3 1p36.3 单体单体单体单体1p361p361p361p36的的的的综合征综合征5q355q35 索托综合征索托综合征7q11.2 7q11.2 威廉氏症候群威廉氏症候群 高钙血症主动脉瓣上部狭窄症候群高钙血症主动脉瓣上部狭窄症候群 9q22.39q22.3 大综合征大综合征,增生综合征的例子包括神经纤维瘤，索托斯扎克综合症增生综合征的例子包括神经纤维瘤，索托斯扎克综合症11p1311p13 WAGR WAGR综合征综合征,泌尿生殖系统异常泌尿生殖系统异常,肾母细胞瘤肾母细胞瘤,无虹膜无虹膜,智力低下智力低下11p15.511p15.5 魏德曼综合征魏德曼综合征,脐疝脐疝-巨舌巨舌-巨人症综合征巨人症综合征,脐膨出综合征脐膨出综合征15q11.2 15q11.2 安格曼症候群安格曼症候群,智力和发育迟缓，睡眠障碍，癫痫发作智力和发育迟缓，睡眠障碍，癫痫发作,拍手拍手,微笑微笑 15q11.2 15q11.2 普瑞德威利普瑞德威利综合征综合征,肌张力肌张力减退减退,身材矮小身材矮小,多食多食,肥胖，性腺功能减退肥胖，性腺功能减退16p11.2 16p11.2 自闭自闭症症16p13.316p13.3 鲁宾斯坦综合征鲁宾斯坦综合征:智力和运动发育迟缓智力和运动发育迟缓,拇指与大趾增宽拇指与大趾增宽,身材矮小身材矮小17p13.317p13.3 米米-迪综合征迪综合征,无脑回畸形无脑回畸形,不完全神经细胞迁移造成大脑发育缺陷不完全神经细胞迁移造成大脑发育缺陷 17p11.217p11.2 史密斯马盖尼斯综合征史密斯马盖尼斯综合征,精神发育迟滞，独特的面部特征，睡眠障碍精神发育迟滞，独特的面部特征，睡眠障碍17q11.2 117q11.2 1型神经纤维瘤病型神经纤维瘤病 20p1220p12 阿拉吉耶综合征阿拉吉耶综合征:影响肝脏，心脏和身体的其他系统影响肝脏，心脏和身体的其他系统 22q11.222q11.2 软腭软腭-心心-面综合征面综合征/迪格奥尔格综合征迪格奥尔格综合征 部份染色体部份染色体微小微小重复异常重复异常综合征综合征染色体重复染色体重复 综合征综合征3q26.3 3q26.3 3q26.33q26.33q26.33q26.3重复综合征重复综合征,智力缺陷智力缺陷 ,上颚上颚,鼻孔鼻孔,心肾脏异常心肾脏异常11p15.5 11p15.5 魏德曼综合征魏德曼综合征,巨舌巨舌,耳朵皱，低血糖症，肿瘤耳朵皱，低血糖症，肿瘤,学习困难学习困难mos iso12p mos iso12p 帕利斯特帕利斯特-基利安综合征基利安综合征,高前额高前额,粗面粗面,头发稀疏头发稀疏,眼距宽眼距宽,宽鼻梁有高腭穹宽鼻梁有高腭穹,智力迟钝智力迟钝,肌张力丧失肌张力丧失 基因组微阵列基因组微阵列杂交杂交分析分析程序程序ControlTestCo-HybridizationScanningData AnalysisAlu I/Rsa I Alu I/Rsa I Cy3/Cy5 labeling46,XY/46,XY46,XX/46,XX46,XY/46,XX46,XX/46,XY47,XXX/46,XY47,XYY/46,XY全基因组模式全基因组模式 Log2 ratio-2 -1 0 +1 +215q11-13.1 deletion(缺失缺失)-2 -1 0 +1 +2Log2 ratio15q11-13.1 duplication(重复重复)-2 -1 0 +1 +2Log2 ratio4q34 duplication and deletion(重复重复和和缺失缺失)-2 -1 0 +1 +2Log2 ratio7p21-22 duplication and deletion(重复重复和和缺失缺失)Xp22.31 deletion(缺失缺失)F del/FF/F del-2 -1 0 +1 +2Log2 ratioM del/FF/M del-2 -1 0 +1 +2Log2 ratiodel(6)(q26q27)dup(6)(q24.1q25.3)del(6)(q26q27)14.6 Mb dup 9.95 Mb del 9.45 Mb del6q6q缺失缺失/重复重复6q6q缺失缺失图图growth failure,cardiac defect,facial features,ear anomalies,thin upper lipDD,MR,microcephaly,short stature,brain anomalies,seizure,hypotoniaPolymicrogyria,HetereotopiaSacral/anorecta malformationLimb defect,cleft palateCardiac defects,genital hypoplasia,short neck,retinal abnormalitiesCNS malformation,bullbous nose,downslanted fissures,low ear set,ectrodactylyLower nasal bridge,epicanthal folds,prominent malformed ears,anteverted nares,micrognathiaNo phenotypedevelopmental delay,craniofacial dysmorphology,and functional eye disordersTransient neonatal diabetes,paternal uniparental disomy(UPD)6q6q缺失的表型图缺失的表型图6q6q缺失综合征缺失综合征6p6p缺失综合征缺失综合征Abnormal Female with a deletion of 6p22.3-p24.3arr 6p24.3-p22.3(7618718-20509888)x16p6p缺失综合征缺失综合征Abnormal Female with a deletion of 6p22.3-p24.3arr 6p24.3-p22.3(7618718-20509888)x16p6p缺失综合征缺失综合征并指并指 肌无力肌无力颌后缩颌后缩 颜颜口面口面裂裂 低位耳增生低位耳增生 心心,脑脑,肾功能异常的各种缺陷肾功能异常的各种缺陷 6p6p缺失综合征缺失综合征 Abnormal Female with a duplication of 12p13.33-12q13.11 arr 12p13.33-q13.11(20691-45437922)x3帕利斯特帕利斯特-基利安综合征基利安综合征-嵌合四体嵌合四体12pAbnormal Female with a duplication of 12p13.33-12q13.11arr 12p13.33-q13.11(20691-45437922)x3帕利斯特帕利斯特-基利安综合征基利安综合征-嵌合四体嵌合四体12p帕利斯特帕利斯特-基利安综合征基利安综合征-嵌合四体嵌合四体12p高前额高前额,粗面粗面,头发稀疏头发稀疏,眼距宽阔眼距宽阔,内眼角的皮肤褶折内眼角的皮肤褶折过度过度,宽鼻宽鼻梁有高腭穹梁有高腭穹,智力迟钝智力迟钝,肌张力丧失肌张力丧失dcxdcx帕利斯特帕利斯特-基利安综合征基利安综合征-嵌合四体嵌合四体12p帕利斯特帕利斯特-基利安综合征族基利安综合征族帕利斯特帕利斯特-基利安综合征基利安综合征-嵌合四体嵌合四体12p多聚酶链反应多聚酶链反应-PCRLo,Y.M.D.et al.Prenatal diagnosis,NATURE REVIEWS|GENETICS,2007多聚酶链反应多聚酶链反应(PCR)Figure 1 Schematic representation of the non-invasive detection of fetal Down syndrome via the analysis of placentally derived PLAC4 cf-RNA.cff-RNA,placentally derived cell-free fetal messenger RNA;mRNA,messenger RNA;MS,mass spectroscopy;RT-PCR,real-time polymerase chain reaction;SNP,single nucleotide polymorphism.图1图示胎儿唐氏综合症的非侵入性的侦查通过对胎盘的获得的PLAC4锎核糖核酸的分析。Cff-RNA酸，胎盘的获得的无细胞胎儿cf-RNA;mRNA，RNA;MS，质谱分析;RT-PCR，实时聚合酶链反应;SNP，唯一核苷酸多形性。多聚酶链反应多聚酶链反应(PCR)Figure 2 Schematic representation of the non-invasive detection of fetal trisomy 18 via the analysis o epigenetically modified maspin sequences.cff-RNA,placentally derived cell-free fetal messenger RNA;MS,mass spectroscopy;PCR,polymerase chain reaction.多聚酶链反应多聚酶链反应(PCR)DNARNASERPINB5PLAC4多聚酶链反应多聚酶链反应(PCR)Placental bloodMothers blood赖特cf和奇蒂储蓄，无细胞胎儿dna和rna母血：更安全的产前检查的影响 Wright CF and Chitty LS,Cell-free fetal DNA and RNA in maternal blood:implications for safer antenatal testing.BMJ 2009;339:b2451多聚酶链反应多聚酶链反应(PCR)全基因组测序全基因组测序Whole Genome SequencingWhole Genome Sequencing Sanger sequencing:capillary electrophoresis全基因组测序全基因组测序 454 sequencing:pyrosequencing in high-density picoliter reactors 全基因组测序全基因组测序 Illumina/Solexa:sequencing by synthesis of single-molecule arrays with reversible terminators全基因组测序全基因组测序 Illumina/Solexa:sequencing by synthesis of single-molecule arrays with reversible terminators全基因组测序全基因组测序 Illumina/Solexa:sequencing by synthesis of single-molecule arrays with reversible terminators全基因组测序全基因组测序 Illumina/Solexa:sequencing by synthesis of single-molecule arrays with reversible terminators全基因组测序全基因组测序 ABI/SOLiD:massively parallel sequencing by ligation全基因组测序全基因组测序 ABI/SOLiD:massively parallel sequencing by ligation全基因组测序全基因组测序 Fullwood,et al,Genome Res,2009全基因组测序全基因组测序 全基因组测序全基因组测序 全基因组测序全基因组测序 Fullwood,et al,Genome Res,2009全基因组测序全基因组测序 谢谢谢谢 THANK YOUTHANK YOU