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遗传性疾病产前诊断的现状和展望（一）

2021.5.24

遗传性疾病是指由遗传物质缺陷所导致的疾病。虽然遗传性疾病单种疾病的患病率并不高，但由于遗传性疾病种类繁多，随着检测技术的进展，越来越多的遗传性疾病被发现和诊断，因此遗传性疾病并不少见。由于大部分遗传性疾病目前尚无有效的治疗方法，即使有治疗方法，也需要终生治疗，且部分遗传性疾病病情较重，致死率及致残率较高，故遗传性疾病的预防尤为重要。遗传性疾病的预防分为妊娠前遗传咨询（一级预防）、产前筛查及产前诊断（二级预防）及新生儿筛查（三级预防），其中产前筛查与产前诊断是预防遗传性疾病患儿出生的重要方法。产前筛查是建立在产前诊断技术之上的、针对常见遗传性疾病的群体预防技术；而产前诊断则是针对某一种遗传性疾病所开展的预防性诊断技术。产前诊断的目的是在妊娠期间对于胎儿出生后的基因型与表型进行判断，从而提供妊娠决策参考。伴随医学遗传学检测技术的迅速发展，越来越多的遗传性疾病可以获得可靠的产前诊断结果。现就遗传性疾病产前诊断的现状和进展进行阐述。

一、遗传性疾病的产前诊断技术

（一）超声检测

对于部分可能伴随结构异常的遗传性疾病，比如染色体病，非侵入性技术在产前诊断中会有一定的提示作用。例如，通过超声观测到胎儿心脏等结构畸形，会提示胎儿存在染色体异常的可能；胎儿长骨短小被认为是软骨发育不全的临床诊断依据之一等。然而，绝大多数遗传性疾病的产前诊断都需要依靠对遗传物质的直接诊断。

（二）细胞遗传学检测

以染色体核型分析为代表的细胞遗传学检测是诊断染色体病的主要手段。近年来，微阵列芯片技术的应用大大提高了染色体异常，尤其是染色体微缺失、微重复的检出率。

1．常规染色体检测：

要对胎儿进行遗传物质的产前诊断，就需要通过侵入性操作获得胎儿细胞用以分析。目前广泛采用羊水细胞、绒毛细胞和脐带血进行胎儿染色体核型分析，可以对包括唐氏综合征在内的多类染色体病进行诊断，至今依然是预防染色体病的最有效方法，在临床应用广泛。一项纳入9 000例孕妇的回顾性研究发现，通过羊水细胞进行染色体核型分析，异常检出率为1.7%；通过绒毛进行染色体核型分析，异常检出率为7.9%[1]。这种检出率的差异主要归因于受检人群的差异。在检出的染色体异常中，染色体数目异常约占60%[1]，表明唐氏综合征、Turner综合征等染色体数目异常依然是最常见的染色体异常。

2．微阵列芯片检测：

传统染色体核型分析主要依靠G显带对核型进行分析，在某些情况下也需要N显带、C显带等配合。G显带的分辨率可以达到约5 Mb水平，但是分辨率取决于制片水平以及异常区域在染色体上所处的位置。同时，更小的染色体微缺失和微重复无法通过普通核型分析被发现。基于比较基因组杂交技术和单核苷酸多态性的微阵列技术（Micro–array）能够提高染色体结构异常的检测分辨率，这一技术在国内也被称为基因芯片技术。2010年，Miller等[2]发表了一份专家共识，认为在精神发育迟滞、多发畸形以及自闭症患者中，基因芯片技术能够将染色体结构异常的检出率从核型分析的3%提高到15%~20%[2]。此后，有学者开始探索在产前诊断中应用基因芯片技术。Wapner等[3]于2012年完成了一项涉及4 406例孕妇的基因芯片与核型分析平行研究，其结论是在高龄、唐氏综合征筛查高风险等孕妇中，基因芯片技术能多检出1.7%的胎儿染色体结构异常；而在超声提示胎儿异常的孕妇中，基因芯片技术能多检出6%的染色体结构异常。对于基因芯片技术在产前诊断中的应用，目前国内外的专家共识指出，应严格掌握基因芯片技术应用于产前诊断的适应证，检测前及检测后均应进行遗传咨询，并签署检测知情同意书，强调开展此项技术同样需要资质评估，以便有利于此项技术的推广应用[4,5]。

3．针对胎儿染色体非整倍体的无创产前检测：

1997年，Lo等[6]在母体血浆中发现游离胎儿DNA片段，为通过母亲血液对胎儿进行无创产前诊断提供了新的可能性。近年来，通过孕妇血液进行胎儿唐氏综合征产前检测的技术获得重大进展。大量研究数据表明，无创产前检测技术对唐氏综合征的检出率达到98.6%~100%，假阳性率低于0.5%[7,8,9,10,11]。我国学者对国内146 958例无创产前检测病例进行了回顾研究，结果显示其对唐氏综合征、18–三体综合征和13–三体综合征的检出率分别达到99.17%、98.24%和100%，特异性分别为99.95%、99.95%和99.96%[12]。无创产前检测作为一种效率接近诊断的筛查方法在临床拥有良好使用前景，可以显著提高唐氏综合征的产前检出率、减少不必要的侵入性操作。我国卫生和计划生育委员会于2015年1月15日下发了《关于产前诊断机构开展高通量基因测序产前筛查与诊断临床应用试点工作的通知》，并配发了技术规范。这一新技术在国内正走上正轨。

（三）基因检测

单基因遗传性疾病的主要产前诊断方法是基因检测，通过检测特定的基因突变位点，判断胎儿是否携带致病基因突变，若带有与先证者一致的突变位点，即判断胎儿患有对应的疾病。故此项检测前提是首先要明确先证者的基因致病突变，才能进行产前诊断。没有或无法明确基因突变位点者，不能进行此项产前诊断。目前，单基因遗传性疾病的产前诊断检测途径与染色体检测相似，分为：（1）有创检测：检测样本包括羊水细胞、绒毛及脐带血；（2）无创检测：检测样本为孕妇血。单基因病的无创产前诊断及植入前诊断，目前虽有报道，但没有广泛开展。单基因病的无创产前诊断是利用孕妇血浆中含有的胎儿游离DNA进行基因检测，判断胎儿基因是否正常。由于孕妇血浆中也含有自身的游离DNA，与胎儿游离DNA难以区分，故有助于父源性的单基因遗传性疾病的诊断[13]。近几年开展的利用连锁多态位点（单体型）方法，通过检测孕妇血浆中游离DNA中父源及母源的致病基因连锁单体的量，判断胎儿是否带有父源或母源的致病基因位点，对胎儿是否患有相关的遗传代谢病进行判断，目前已有报道[14,15]。

（四）羊水生化检测

羊水生化检测主要用于遗传代谢病的产前诊断。胎儿的代谢物会通过尿液或唾液排入到羊水中，因此羊水中含有一定量的胎儿代谢物，若胎儿患有某种遗传代谢病，其体内相关的代谢物增加，导致排出到羊水中的代谢物增多。因此，可以通过检测代谢物的水平高低，判断胎儿是否患有相应的遗传代谢病。目前主要检测技术包括串联质谱技术检测羊水酰基肉碱水平、气相色谱质谱技术检测羊水中有机酸水平用于有机酸血症的产前诊断；羊水细胞酶活性检测用于溶酶体病的产前诊断。

1．串联质谱及气相色谱质谱技术用于有机酸血症的产前诊断：

若胎儿患有有机酸血症，因其体内有机酸代谢障碍，产生较多的酰基肉碱及有机酸，通过尿液排出到羊水中。利用串联质谱技术检测羊水酰基肉碱水平、气相色谱质谱技术检测羊水有机酸水平即可对胎儿是否患有机酸血症做出判断。1979年即有利用气相色谱质谱技术检测羊水中有机酸代谢物进行丙酸血症产前诊断的报道[16]。1993年Van Hove等[17]首次报道应用串联质谱技术检测羊水中酰基肉碱水平对丙酸血症进行产前诊断。之后，又陆续报道了通过气相色谱质谱和串联质谱技术检测羊水中酰基肉碱和有机酸代谢物对戊二酸血症Ⅱ型及甲基丙二酸血症等的产前诊断[18]。国内Zhang等[19]联合串联质谱与气相色谱质谱技术对9例生育过甲基丙二酸血症患儿的高风险孕妇进行产前诊断。这些结果表明，串联质谱与气相色谱质谱技术对有机酸血症进行产前诊断结果可靠。另外，该技术的优点在于：（1）检测快速：获取羊水后2~3 d即可得到结果；（2）羊水需要量少，5 ml即可；（3）补充基因检测不足：某些先证者已经确诊为有机酸血症，但先证者及父母的基因突变位点没有检测到，或只检测到一个突变，这种情况不能通过基因检测进行产前诊断，但可以通过羊水代谢物检测进行产前诊断。此项技术的缺点是需要获取羊水，为有创性检测。

2．羊水细胞酶活性检测：

羊水细胞酶活性检测主要用于溶酶体疾病的产前诊断，包括黏多糖病、黏脂病、糖原累积病–Ⅱ型、尼曼匹克病及戈谢病等。若胎儿患有这些疾病，其细胞中对应的酶活性降低，可通过检测羊水细胞中的相关酶的活性，判断胎儿是否患有某种遗传代谢病，达到产前诊断的目的[20]。

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周锦帆