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在产前诊断的实际应用中对比CNV-seq和CMA

2021.6.29

人类基因组中DNA拷贝数变异（CNV）是个体之间重要的多态性特征，并且部分CNV可导至各种疾病。以基因芯片为基础的分子细胞遗传学快速发展和临床应用大大提高了我们对疾病相关CNV的认识。另外，基因芯片对儿童患者的精确诊断有助于临床治疗干预，并且还可以对孕早期胎儿罹患基因组病（微重复微缺失综合征）进行检测，因此基因芯片是临床上疑似染色体病（如唐氏综合症）和基因组病胎儿的一线推荐检测方案。

然而，由于不同的平台、厂家、版本以及目标区域，基于探针的基因芯片性能差异很大，导至不同的实验室在遗传咨询、临床应用和验证方面存在困难。最近，通过高通量测序（NGS）平台进行CNV分析已经证明是可行的，并且能够为产前诊断提供额外的细胞遗传学信息。然而临床上CNV-seq和CMA在准确性、效率等方面还缺乏背对背研究。

最近，暨南大学医学院附属宝安妇幼保健院王辉林博士、香港中文大学董梓瑞博士等联合国内外专家对转诊至两家产前诊断中心的1023例连续产前病例同时进行了低深度全基因组测序（CNV-seq）和基因芯片（CMA）检查，以检测胎儿是否患有染色体病和/或基因组病。

方法

采用Agilent 44K 胎儿DNA芯片v1.0以及8 X 60K 胎儿DNA芯片v2.0，分辨率为3个连续异常的探针信号。CNV-seq采用BGISeq-500单端50bp，每个样本约15M reads，杂合缺失重复分辨率为50 KB，纯合缺失分辨率为10 KB（游侠提醒这对结果很重要）。

结果

图1 CNV-seq与CMA对1023例产前病例CNV分析流程图

在1023例病例中，CMA鉴定出121例阳性结果，包括87例非整倍体异常和37例致病/可能致病CNV，整体诊断率为11.8%（121/1023）。相比而言，CNV-seq不仅检测到全部的121例阳性结果，还额外检测到17例阳性结果，整体诊断率为13.5%（138/1023）。

大家一定和游侠一样好奇，究竟是哪些CNV是CMA芯片没有检测到的呢？

大部分（14/17）是19.3 KB纯合缺失导至的东南亚型（SEA）α地中海贫血（如下图），这种情况会导至胎儿贫血表型，14例中有6例属于这种情况，其他8例是因为胎儿有地中海贫血家族史或前胎芯片发现异常。

第二个漏掉的CNV是一个男性胎儿在X染色体上31.2 KB的半合子缺失，该缺失导至DMD基因上一个外显子被删除（下图a红色箭头），MLPA验证了该缺失（下图d），而CMA在该区域无探针覆盖（下图c）。

第三个漏掉的CNV是298.7 KB来自母亲的杂合缺失，涉及FBN2基因上1-8号外显子（下图A红色箭头），而基因芯片在该区域只有两个探针（下图B），通过高密度基因芯片（中华8）验证了该缺失（下图C）

以上漏掉的变异都是由于芯片探针密度不高引起的，而第四个漏掉的CNV则不同，为8号染色体部分嵌合重复，嵌合比例约为23%（如下图a），刚开始CMA为正常，后来着重关注该区域时，CMA显示18%的嵌合（如下图b）。

除了上面的非整倍体异常和致病/可能致病CNV外，CMA还检测到47个VUS CNV，而CNV-seq不但全部检测到这47个还额外检测到6个VUS CNV。在这6个漏检的VUS中，4个是因为芯片探针密度不够，2个是因为低比例嵌合。一例胎儿通过CNV-seq发现新发1.4 MB的嵌合重复（如下图d红色箭头），CMA在该区域有7个探针，虽然信号都向重复端偏移（如下图e）但是并没有报告CNV，QPCR对该区域进行验证发现拷贝数信号相比正常对照提高40%（如下图f）。