盧彥平產(chǎn)前診斷相關技術及其臨床應用簡介

1、新一代測序技術及其在產(chǎn)前診斷新一代測序技術及其在產(chǎn)前診斷領域的臨床應用領域的臨床應用解放軍總醫(yī)院解放軍總醫(yī)院 婦產(chǎn)科婦產(chǎn)科 盧盧 彥彥 平平遺傳病的分類遺傳病的分類 染色體?。?多基因病 單基因?。好系聽栠z傳病 非典型遺傳方式的單基因病 數(shù)目結構常規(guī)核型可見常規(guī)核型可見微缺失，微重復微缺失，微重復染色體病染色體病 數(shù)目異常整倍體：四倍體：92XXXX，92XXXY三倍體：69XXX，69XYY ，69XXY非整倍體：單體型：45,X; 45XX,-21三體型：21-三體, 18-三體13-三體,47XXY(Klinefelter 綜合征)四體型：48,XXXX; 48XXXY.染色體病染色體病

2、 結構異常倒位（倒位（inv）：）：9號染色體臂間倒位號染色體臂間倒位缺失（缺失（del）：貓叫綜合征（）：貓叫綜合征（5p-重復（重復（dup）易位（易位（t）：有無遺傳物質的丟失）：有無遺傳物質的丟失 插入（插入（ins）環(huán)形染色體（環(huán)形染色體（r）雙著絲粒染色體：（雙著絲粒染色體：（dic）假雙著絲粒染色體假雙著絲粒染色體（psu dic）染色體病的篩查與診斷染色體病的篩查與診斷 篩查篩查 血清學的篩查血清學的篩查 無創(chuàng)胎兒非整倍體檢測無創(chuàng)胎兒非整倍體檢測 （NIPT) 診斷診斷取胎兒細胞進行核型分取胎兒細胞進行核型分析析 絨毛取樣絨毛取樣 取羊水取羊水 取臍帶血取臍帶血基因芯片（基因芯

3、片（CMA）全基因組測序全基因組測序 核型分析適用范圍核型分析適用范圍 主要針對染色體數(shù)目異常、大的結構異常主要針對染色體數(shù)目異常、大的結構異常 核型分析是產(chǎn)前診斷的基礎。需要對胎兒細胞進行培養(yǎng)核型分析是產(chǎn)前診斷的基礎。需要對胎兒細胞進行培養(yǎng)（包括絨毛、羊水、臍帶血）（包括絨毛、羊水、臍帶血）, ,其是羊水細胞培養(yǎng)有一定其是羊水細胞培養(yǎng)有一定的難度。的難度。 優(yōu)點：價格便宜，直觀、可以檢查染色體數(shù)目異常及大的優(yōu)點：價格便宜，直觀、可以檢查染色體數(shù)目異常及大的結構異常（結構異常（5 Mb 5 Mb ） 無法判斷染色體上微小片段的缺失及重復異常。無法判斷染色體上微小片段的缺失及重復異常。Compa

4、ny Logo嚴重智力低下：嚴重智力低下：100%， 小頭畸形小頭畸形 50%枕骨扁平枕骨扁平 53-82% 發(fā)際低發(fā)際低 80%頸部皮膚贅生皺褶頸部皮膚贅生皺褶 80% 無意識做鬼臉無意識做鬼臉90%眼距寬，外眼角上斜眼距寬，外眼角上斜80% 伸舌伸舌各種先心病各種先心病手短、寬手短、寬通貫手（雙手）通貫手（雙手）小耳朵小耳朵鼻根低平鼻根低平21三體Company Logo21-三體三體 NT6mm 鼻骨缺失/發(fā)育不全 長骨短 腎盂積水，單獨不作為穿刺指征 心臟缺陷 腸道強回聲：約7% 21-三體患兒21三體：NT厚，心臟畸形301Company Logo 新生嬰兒中的發(fā)生率為13500-8

5、000， 父、母親高齡 女孩比男孩發(fā)生率高，約為3-41 壽命平均70天 18三體綜合征常為多發(fā)畸形18-三體三體Company Logo18三體三體-多發(fā)畸形多發(fā)畸形 顏面部：顏面部： 小下頜畸形、小眼、小嘴、小耳、耳位低小下頜畸形、小眼、小嘴、小耳、耳位低 顱腦畸形顱腦畸形：草莓頭：草莓頭 45%45%，顱后窩池擴大、，顱后窩池擴大、Dandy- walkerDandy- walker畸形、畸形、小腦小、脈絡叢囊腫小腦小、脈絡叢囊腫 肢體畸形：肢體畸形：特殊握拳姿勢、撓骨發(fā)育不良、撓骨缺如、拇特殊握拳姿勢、撓骨發(fā)育不良、撓骨缺如、拇 指發(fā)育不良、并指指發(fā)育不良、并指 等等 腹部畸形：腹部畸

6、形： 小的臍膨出、膈疝小的臍膨出、膈疝 腎臟：腎臟： 腎囊性發(fā)育不良、馬蹄腎、腎積水腎囊性發(fā)育不良、馬蹄腎、腎積水 心臟畸形：心臟畸形： 室缺，房室共道畸形、右室雙出口室缺，房室共道畸形、右室雙出口 其他：其他： 羊水過多，胎盤小，單臍動脈、臍帶囊腫、羊水過多，胎盤小，單臍動脈、臍帶囊腫、 臍臍 靜脈瘤、靜脈瘤、 FGRFGR18-三體301301301Company Logo13三體綜合征（三體綜合征（Pateau 綜合征）綜合征） 發(fā)生率發(fā)生率 1/5000 多合并重要畸形多合并重要畸形 顱腦畸形：顱腦畸形：小頭畸形、前顱無裂畸形、小頭畸形、前顱無裂畸形、 Dandy-walker畸畸形、

7、形、 顏面部畸形：顏面部畸形：獨眼、長鼻、正中唇裂、獨眼、長鼻、正中唇裂、 雙側唇裂雙側唇裂 肢體畸形肢體畸形：多指（趾）畸形多指（趾）畸形 心臟畸形心臟畸形：室缺、房室共道畸形、左心發(fā)育不良、室缺、房室共道畸形、左心發(fā)育不良、 心室內強回聲心室內強回聲 腹部畸形：腹部畸形：臍疝、腎積水、多囊腎臍疝、腎積水、多囊腎 其他其他：FGR、羊水過多、胎兒水腫、羊水過多、胎兒水腫、NT厚厚Company Logo 13-三體 30歲 23周B超發(fā)現(xiàn)畸形： 前腦無裂、正中唇裂、心臟畸形（右心大、左心小）、單臍動脈、臍疝、多趾畸形 核型分析13-三體 301 性染色體異常性染色體異常Turner綜合征：4

8、5，X 1/2500，女嬰特征：FGRFGR 頸部水囊瘤頸部水囊瘤 原發(fā)原發(fā)性閉經(jīng)、不孕，短頸、性閉經(jīng)、不孕，短頸、頸蹼、發(fā)跡低、身材頸蹼、發(fā)跡低、身材矮小、肘外翻，矮小、肘外翻，15-15-50%50%合并心血管畸形合并心血管畸形 性染色體異常性染色體異?？耸险骺耸险鳎╧linefelterklinefelter syndrome):47,XXY syndrome):47,XXY 男性新生兒發(fā)病率為1/600-800，與母親高齡有關 表現(xiàn)：出生時表現(xiàn)正常，隱睪發(fā)生率高，身高較高，青春期中期出現(xiàn)睪丸功能紊亂，高促性腺激素性性腺功能低下，睪酮減少，除極個別情況外基本不育基本不育。 超雌超雌（47

9、，XXX；48，XXXX；49，XXXXX） 發(fā)病率發(fā)病率1/10001/1000女嬰，與母親高齡相關。女嬰，與母親高齡相關。 特征：外表正常，身材較高，智商較同胞稍低，語言能力差，特征：外表正常，身材較高，智商較同胞稍低，語言能力差，社會適應能力差社會適應能力差 超超Y : 47，XYY，48，XYYY，49，XYYYY 1/1000男嬰 特征：出生時無異常，從特征：出生時無異常，從2 2歲開始發(fā)育速度加快，身高比正常人歲開始發(fā)育速度加快，身高比正常人高，智商略低于同胞，但在正常范圍。部分脾氣暴躁，有對抗高，智商略低于同胞，但在正常范圍。部分脾氣暴躁，有對抗性行為，犯罪主要與低智商有關。可生

10、育正常后代性行為，犯罪主要與低智商有關。可生育正常后代。 性染色體異常性染色體異常 微缺失重復的檢測微缺失重復的檢測BoBs基因芯片基因芯片全基因組測序全基因組測序Wolf-Hirschhorn 綜合征 -4p16.3缺失 具有特殊面容：頭小而長前額突出。中線頭皮缺陷。眼距寬內眥贅皮，鷲形鼻，高眉弓直通眉心，人中深、短下頜小而后縮。耳大且低，結構簡單 掌紋復雜，腳趾不規(guī)則 生長發(fā)育障礙、智力低下、肌張力減退、癲癇、先心病、骨骼畸形等各種異常 Williams-beuren(7q11.23)spanning 1.5 million to 1.8 million base pairs and co

11、ntaining 26 to 28 genes. 臨床表型包括心血管疾病、特殊面容、神經(jīng)行為異常臨床表型包括心血管疾病、特殊面容、神經(jīng)行為異常和一過性嬰兒期高鈣血癥和一過性嬰兒期高鈣血癥 特征性面容：張嘴凸唇，鼻梁扁平，鼻孔朝天，長人特征性面容：張嘴凸唇，鼻梁扁平，鼻孔朝天，長人中，小下頜，星狀虹膜和斜視，牙齒缺失，牙釉質缺中，小下頜，星狀虹膜和斜視，牙齒缺失，牙釉質缺陷，牙齒稀疏，咬合不正。陷，牙齒稀疏，咬合不正。非凡的音樂才能非凡的音樂才能Langer-Giedion（8q23.2-8q24.1）（毛發(fā)毛發(fā)-鼻鼻-指（趾）綜合征指（趾）綜合征）Prader-Willi綜合征綜合征隱睪-侏儒

12、-肥胖-智力低下綜合征 大部分大部分(70(70) )有有15q1115q11q13q13父源缺父源缺失失母源母源單親二倍體（單親二倍體（UPDUPD）約占約占2525少數(shù)少數(shù)(5(5) )存在甲基化過程異?；騿未嬖诩谆^程異?；騿我恢虏〉挠∮浕蛲蛔円恢虏〉挠∮浕蛲蛔兲卣鳎号R床以多食、肥胖、身材矮小、特征：臨床以多食、肥胖、身材矮小、發(fā)育遲緩、出生后低張力、性腺功能低發(fā)育遲緩、出生后低張力、性腺功能低下以及生長激素缺乏為特征下以及生長激素缺乏為特征 糖尿病糖尿病面容：頜小畸形，耳畸形，牙齒缺損，面容：頜小畸形，耳畸形，牙齒缺損，齒列異常齒列異常Angelman 綜合征 快樂木偶綜合征，天

13、使綜合征 母源15q11.2-13缺失 (約70) 父源單親二倍體Miller-Dieker 綜合征（17p13.3） 無腦回、巨腦回 胼胝體缺如 面部異常 小頭、前額高低不平 小鼻，伴鼻孔前傾，上唇有細小的朱紅邊線，耳位低，或后移 隱睪、藏毛竇、第5指彎曲Smith-Magenis 綜合征 染色體17p112微缺失或RAI基因雜合性突變 自我傷害行為、痛閾低下；褪黑素分泌異常、晝夜睡眠顛倒、生物鐘紊亂；喜將外物插入身體有孔部位，易怒。 Age progression of female subjects with SMS. Typical SMS infant phenotype with

14、tented upper lip and depressed nasal bridge at birth (a), at age 4 months (b), and with hand-clasping behavior at age 1 year (c) is shown. A white patch on the dorsum of left forearm due to skin picking is illustrated in a toddler (also hand clasping) at age 2 years (d). The same individual at ages

15、13 years (e) and 20 years (f), and photos at 21 years of age illustrating open wounds and scarring on forearms from skin picking (g), brachydactyly and nail-yanking lesions on hands (h), and feet with brachydactyly and nails damaged from nail yanking Digeorge 綜合征l 22q11.2缺失l 特殊面孔，如眼眶距離增寬，耳廓位置低且有切跡，上

16、唇正中縱溝短頜小和鼻裂。l 常存在大血管異常，如法洛四聯(lián)癥和主動脈弓右位 染色體微陣列技術染色體微陣列技術(CMA) CMACMA在全基因組水平進行掃描在全基因組水平進行掃描 可檢測染色體不平衡的拷貝數(shù)變異可檢測染色體不平衡的拷貝數(shù)變異(copy number variant(copy number variant，CNV)CNV)，尤，尤其是對于檢測染色體組微小缺失、重復等不平衡性重排等具有突出優(yōu)其是對于檢測染色體組微小缺失、重復等不平衡性重排等具有突出優(yōu)勢?？蓹z測從幾十到上千勢?？蓹z測從幾十到上千kbkb的基因組缺失或重復。其檢測水平由所用的基因組缺失或重復。其檢測水平由所用探針序列大小及

17、兩種探針序列間的距離決定探針序列大小及兩種探針序列間的距離決定 基于比較基因組雜交的微陣列基于比較基因組雜交的微陣列(array-CGH)(array-CGH) 基于單核苷酸多態(tài)性的微陣列基于單核苷酸多態(tài)性的微陣列(SNP array)(SNP array)。 可以檢出單親二倍體和三倍體可以檢出單親二倍體和三倍體產(chǎn)科、產(chǎn)前診斷領域的應用范圍產(chǎn)科、產(chǎn)前診斷領域的應用范圍 對自然流產(chǎn)、胎死宮內、新生兒死亡等妊娠產(chǎn)物的遺傳學檢測。對自然流產(chǎn)、胎死宮內、新生兒死亡等妊娠產(chǎn)物的遺傳學檢測。 對產(chǎn)前診斷中核型分析結果異常，但無法確認異常片段的來源和對產(chǎn)前診斷中核型分析結果異常，但無法確認異常片段的來源和性

18、質者進行性質者進行DNADNA水平的更精細分析。水平的更精細分析。 對產(chǎn)前超聲檢查異常而染色體核型分析結果正常的胎兒進一步行對產(chǎn)前超聲檢查異常而染色體核型分析結果正常的胎兒進一步行遺傳學檢測。遺傳學檢測。局限性局限性無法可靠地檢出低水平的嵌合體無法可靠地檢出低水平的嵌合體無法檢出平衡性染色體重排和大多數(shù)的基因內點突變無法檢出平衡性染色體重排和大多數(shù)的基因內點突變aCGH檢測平臺無法檢出三倍體檢測平臺無法檢出三倍體CMA的陽性檢出率仍然較低，對于超聲檢查發(fā)現(xiàn)結構異常但胎兒染色體的陽性檢出率仍然較低，對于超聲檢查發(fā)現(xiàn)結構異常但胎兒染色體核型正常的病例，目前核型正常的病例，目前CMA增加檢出致病性增

19、加檢出致病性CNV的比例的比例Ap.G1103Schr17-4826529914/14(0.50)hetAD二代測序結果二代測序結果301醫(yī)院例例2:孕孕23+5，雙頂徑雙頂徑5.6，股骨，股骨長長2.7cm,股骨彎曲，四肢短小股骨彎曲，四肢短小301醫(yī)院例例5：30+3，胎兒股骨，胎兒股骨偏短偏短 ，羊水過多，羊水過多 ，雙頂，雙頂徑徑8.2 ，股骨長，股骨長5.1EVC基因在復合雜合基因在復合雜合初級纖毛相關遺傳病初級纖毛相關遺傳病分布在脊椎動物的多數(shù)分布在脊椎動物的多數(shù)細胞表面細胞表面9+0結構，結構，細胞天線細胞天線感受感受到多種類型的信號，如光、到多種類型的信號，如光、機械能、滲透壓

20、、溫度及機械能、滲透壓、溫度及激素等激素等結構和功能改變可引起結構和功能改變可引起多種疾病多種疾病罕見的一類遺傳病涉及人體多種器官，如腎臟、腦部、四肢、眼部、耳、肝臟、骨骼等。包括多囊腎、肝膽疾病、多指/趾、胼胝體缺失、認知障礙、視網(wǎng)膜退化、后顱窩缺陷、骨骼異常、肥胖等初級纖毛相關遺傳病初級纖毛相關遺傳病初級纖毛相關遺傳病初級纖毛相關遺傳病Mechel 綜合征胎兒大體所見綜合征胎兒大體所見 顯示枕骨缺損腦組織膨出，頸背部水腫顯示枕骨缺損腦組織膨出，頸背部水腫 Meckel綜合征胎兒大體解剖III-3 III-4MKS3基因突變基因突變Meckel 綜合征-TCTN2基因突變 301醫(yī)院Joub

21、ert 綜合征綜合征 臨床癥狀包括肌張力減退、共濟失調、精神發(fā)育遲緩及動眼運動障礙、新生兒呼吸異常等。 腦部核磁標志性特征為腦部核磁標志性特征為“磨牙征磨牙征”(小腦吲部發(fā)育不全或小腦吲部發(fā)育不全或缺失，小腦上腳增寬，后顱窩加深的征象缺失，小腦上腳增寬，后顱窩加深的征象)。 Joubert綜合征相關病癥 Joubert并不同程度的累及其它器官，主要是腎和眼，尚有多指、肝臟纖維化等。Joubert綜合征綜合征 (JBTS) case：第一孩兒童醫(yī)院診斷Joubert綜合征二代測序找到突變（CEP290)再次懷孕超聲提示胎兒小腦蚓部缺失引產(chǎn)同時基因檢測證實與先證者攜帶相同的基因突變多囊腎 嬰兒型多

22、囊腎：PKHD1 多囊腎可以是其它初級纖毛疾病的表型之一 case： 孕期胎兒雙側多囊腎，羊水少，懷疑嬰兒型多囊腎，引產(chǎn)基因檢測沒有發(fā)現(xiàn)PKHD1突變，結果發(fā)現(xiàn)AHI1基因突變，此基因可以引起Joubert 綜合征及Meckel 綜合征提示發(fā)現(xiàn)多囊腎時要仔細檢查其他部位，尤其是腦部全外顯子組測序全外顯子組測序 先天性關節(jié)攣縮病例先天性關節(jié)攣縮病例 兩個異常孩子死亡，沒有留下兩個異常孩子死亡，沒有留下 DNA ？ 1500個基因，沒有發(fā)現(xiàn)異常個基因，沒有發(fā)現(xiàn)異常 全外顯子組？全外顯子組？ ECEL1基因突變基因突變Am J Med Genet A. 2015 Apr;167A(4):731-43

23、. doi: 10.1002/ajmg.a.37018. Epub 2015 Feb 23. ECEL1 mutation causes fetal arthrogryposis multiplex congenita. 早孕晚期超聲已經(jīng)診斷早孕晚期超聲已經(jīng)診斷 全外子組測序發(fā)現(xiàn)全外子組測序發(fā)現(xiàn)ECEL1基因突變基因突變.Arthrogryposis multiplex congenita (AMC) is a descriptor for the clinical finding of congenital fixation of multiple joints. We present a

24、consanguineous healthy couple with two pregnancies described with AMC due to characteristic findings on ultrasonography of fixated knee extension and reduced fetal movement at the gestational age of 13 weeks + 2 days and 12 weeks + 4 days. Both pregnancies were terminated and postmortem examinations

25、 were performed. The postmortem examinations confirmed AMC and suggested a diagnosis of centronuclear myopathy (CNM) due to characteristic histological findings in muscle biopsies. Whole exome sequencing (WES) was performed on all four individuals and the outcome was filtered by application of multi

26、ple filtration parameters satisfying a recessive inheritance pattern. Only one gene, ECEL1, was predicted damaging and had previously been associated with neuromuscular disease or AMC. The variant found ECEL1 is a missense mutation in a highly conserved residue and was predicted pathogenic by predic

27、tion software. Expanding the phenotypic spectrum of ECEL1-related congenital contracture syndromes.Shaaban S1, Duzcan F, Yildirim C, Chan WM, Andrews C, Akarsu NA, Engle EC.Using a combination of homozygosity mapping and whole-exome sequencing (WES), we identified a novel missense c.1819GA mutation

28、(G607S) in the endothelin-converting enzyme-like 1 (ECEL1) gene in a consanguineous pedigree of Turkish origin presenting with a syndrome of camptodactyly, scoliosis, limited knee flexion, significant refractive errors and ophthalmoplegia. ECEL1 mutations were recently reported to cause recessive fo

29、rms of distal arthrogryposis. This report expands on the molecular basis and the phenotypic spectrum of ECEL1-associated congenital contracture syndromes. AbstractSend to: Didnt get the message? Find out why.See comment in PubMed Commons below Am J Hum Genet. 2013 Jan 10;92(1):150-6. doi: 10.1016/j.

30、ajhg.2012.11.014. Epub 2012 Dec 20.Mutations in ECEL1 cause distal arthrogryposis type 5D.McMillin MJ1, Below JE, Shively KM, Beck AE, Gildersleeve HI, Pinner J, Gogola GR, Hecht JT, Grange DK, Harris DJ, Earl DL, Jagadeesh S, Mehta SG, Robertson SP, Swanson JM, Faustman EM, Mefford HC, Shendure J,

31、Nickerson DA, Bamshad MJ; University of Washington Center for Mendelian GenomicsAbstractSend to: Didnt get the message? Find out why.See comment in PubMed Commons below Am J Hum Genet. 2013 Jan 10;92(1):150-6. doi: 10.1016/j.ajhg.2012.11.014. Epub 2012 Dec 20.Mutations in ECEL1 cause distal arthrogr

32、yposis type 5D.McMillin MJ1, Below JE, Shively KM, Beck AE, Gildersleeve HI, Pinner J, Gogola GR, Hecht JT, Grange DK, Harris DJ, Earl DL, Jagadeesh S, Mehta SG, Robertson SP, Swanson JM, Faustman EM, Mefford HC, Shendure J, Nickerson DA, Bamshad MJ; University of Washington Center for Mendelian Gen

33、omicsAbstractSend to: Didnt get the message? Find out why.See comment in PubMed Commons below Am J Hum Genet. 2013 Jan 10;92(1):150-6. doi: 10.1016/j.ajhg.2012.11.014. Epub 2012 Dec 20.Mutations in ECEL1 cause distal arthrogryposis type 5D.McMillin MJ1, Below JE, Shively KM, Beck AE, Gildersleeve HI

34、, Pinner J, Gogola GR, Hecht JT, Grange DK, Harris DJ, Earl DL, Jagadeesh S, Mehta SG, Robertson SP, Swanson JM, Faustman EM, Mefford HC, Shendure J, Nickerson DA, Bamshad MJ; University of Washington Center for Mendelian GenomicsAm J Hum Genet. 2013 Jan 10;92(1):150-6. Mutations in ECEL1 cause dist

35、al arthrogryposis type 5D.Distal arthrogryposis (DA) syndromes are the most common of the heritable congenital-contracture disorders, and 50% of cases are caused by mutations in genes that encode contractile proteins of skeletal myofibers. DA type 5D (DA5D) is a rare, autosomal-recessive DA previously defined by us and is characterized by congenital contractures of the hands and feet, along with distinctive facial features, including ptosis. We used linkage analysis and whole-genome sequencing of a multiplex consanguineous family to identify in endothelin-converting enzyme