产前遗传学检测技术进展
《中国出生缺陷防治报告（2012）》显示，我国出生缺陷发生率在5.6%左右，每年新增出生缺陷数约90万例，出生缺陷是导致早期流产、死胎、围产儿死亡、婴幼儿死亡和先天残疾的主要原因，不但严重危害儿童生存和生活质量，也会造成巨大的寿命损失和社会经济负担。
近年来我国高龄孕产妇数量增长，染色体异常等严重出生缺陷的生育风险也相应增加，产前诊断是预防出生缺陷的有效方法。根据国家卫生健康委员会《产前诊断技术管理办法》，产前诊断技术项目包括遗传咨询、医学影像、生化免疫、细胞遗传和分子遗传等。本文将对产前遗传学相关的一些检测方法进行介绍。
一、G显带染色体核型分析
目前，G显带染色体核型分析技术仍然是细胞遗传学诊断的金标准，核型分析是对羊水细胞进行培养、制片，然后分析细胞分裂中期染色体，该方法能够全面分析染色体，对于所有染色体数目异常，较明显的易位、倒位，较大的缺失和重复都能检出。但该技术具有细胞培养耗时长、技术操作复杂，对人员要求较高且取材时间受限，还有培养失败和制片效果不佳的可能性，尤其对染色体嵌合现象难以做出解释，这是因为中期分裂相的数目较少，往往不能提供足够的细胞来计数。此外，核型分析分辨率为5-10Mb，不能检出5Mb以下的亚显微结构异常。
二、荧光原位杂交分析（FISH）
荧光原位杂交技术是利用碱基互补的性质，将荧光素标记的探针与组织、细胞核或染色体DNA进行杂交，对细胞中待测核酸进行定性、定位及定量，将染色体复杂和细微的畸变或基因突变清楚显现的细胞遗传学技术。该检测无需细胞培养，分析周期短，灵敏度和特异度均较高，可快速检出胎儿常见染色体非整倍体异常，从而解决染色体核型分析诊断周期长、培养不确定性等问题，此外FISH还可分辨一些微小缺失及复杂易位，弥补常规以及高分辨染色体显带技术以及人眼分辨的局限性，提高分辨精度，扩大检测范围。
根据2020年《产前荧光原位杂交技术专家共识》，FISH技术的产前应用指征为：1.无创产前检测提示13、18、21和性染色体数目异常，需进一步明确诊断者；染色体异常嵌合的诊断，对嵌合比例做出较为准确的判断。2.FISH与核型分析的联合应用，对所有具备侵入性细胞遗传学产前诊断指征的胎儿进行检测。3.对于孕周过大、染色体核型分析细胞培养失败或其他原因不能行细胞遗传学产前诊断者。4.FISH与其他分子遗传学诊断技术联合应用时，可同时采用FISH获得13、18、21、X、Y等染色体数目的信息。
FISH能够检测染色体上有限的已知位置，不能对染色体进行全局分析，其结果会存在假阳性和假阴性，需与核型分析或其他检测技术结合。
三、染色体微阵列分析（CMA）
染色体微阵列分析技术，又称“分子核型分析”，是一种高分辨率的全基因组染色体变异检测技术，主要包括基于微阵列的比较基因组杂交（aCGH）和单核苷酸多态性微阵列（SNP array），能够在基因组水平进行扫描，对非整倍体和不平衡性染色体重排的检出效率与传统核型方法相同，且能发现额外的有临床意义的基因组CNV，可检测染色体不平衡的拷贝数变异，尤其对于检测染色体组微小缺失、重复等不平衡性重排的具有突出优势。aCGH能够检测染色体非整倍体异常和染色体微小微小拷贝数变异，但不能检测单亲二倍体（UPD）、杂合性缺失（LOH）、平衡重排（易位、倒位）、三倍体和低比例嵌合体；SNP array除可检测染色体非整倍体异常和染色体微小拷贝数变异外，还可检测UPD、LOH、三倍体，可靠的检测≥30%的嵌合体及进行血缘关系远近分析。
2013年美国妇产医师协会发布染色体微阵列分析在产前诊断中应用的实践指南，建议在产前超声发现胎儿有一个或多个结构异常的孕妇行介入性产前诊断时，推荐使用染色体微阵列分析，可取代核型分析。2014年《染色体微阵列分析技术在产前诊断中应用专家共识》提出涉及CMA技术的产前诊断技术路线建议对产前超声检查发现有胎儿结构异常的患者先行胎儿染色体核型分析和快速产前诊断，如结果异常，则可直接发放诊断报告。如结果正常，则应进一步行CMA技术检测，对重要的CMA异常结果，应采用FISH技术对其进行验证。
CMA已是成熟应用的高分辨染色体分析技术，然而较高的成本与较低的通量在一定程度上限制了CMA的大规模应用，CMA技术也存在一些问题，表现在CMA检测结果的临床意义判读能力不足等，此外，采用不同的CMA检测平台以及不同分辨率的芯片，对同一胎儿样本，也可能会得出不同的检测结果。
四、基因组拷贝数变异测序（CNV-seq）
基于下一代测序技术的拷贝数变异测序提供了产前诊断的新手段，可进行染色体非整倍体检测。与核型分析、CMA技术相比，具有检测范围广，通量高，操作简便，兼容性好，所需DNA样本量低等优点。
2019年《低深度全基因组测序技术在产前诊断中的应用专家共识》明确CNV-seq在产前诊断过程中，建议将CNV-seq技术与荧光定量PCR（QF-PCR）或者短串联重复序列（STR）检测进行联合应用，QF-PCR或STR可对样本的母源污染情况进行判断，确保检测反映胎儿的真实情况。
CNV-seq也有诸多局限，如无法检测三倍体及多倍体；无法发现染色体相互易位，倒位等染色体平衡性结构重排，也无法区分游离型三体和异位型三体，建议结合核型分析进行诊断；检测提示性染色体拷贝数异常时，为明确是否为嵌合体以及细胞系组成情况，建议进一步行荧光原位杂交检测等。
五、相关产品的监管考虑
各种新技术的发展应用为产前诊断带来了新局面，但是各种检测技术都有相对的优缺点，检测结果的复杂性和遗传咨询的难点持续存在，基于目前医学知识的局限性，专业人士也难以判断所有检出变异的临床意义。
鉴于产前遗传学诊断检测产品的复杂性，技术审评存在诸多难点，初步总结可对以下几个方面进行考量：
一是对临床应用场景的进一步规范。目前专家共识认为CMA技术可用于超声检查异常，核型检查正常的孕妇。CNV-seq则更进一步推荐对于有产前诊断指征的孕妇，在充分知情的前提下，可作为一线产前诊断方法。但是对于产品预期用途的确定，除了方法本身的一些局限性和产品应用的样本类型外，还需着重考虑 CMA/CNV-seq检测在临床医疗实践过程中的定位，确定合适的临床预期用途和适用人群。
二是临床确认的难点。首先是参比方法的选择，针对产品设计合理的临床验证，选择合适的对比方法是产品申报中的难点。其次，阳性病例相对获得难度较大。此外，该技术临床试验操作过程复杂，对医疗机构及专业技术人员的资质要求较高，具体可参考相应指南要求。
三是对结果解读的规范。基于全基因组CNVs检测的结果复杂性，以及对各种变异临床意义认识的局限性，并考虑为遗传咨询提供有效信息，规范相关检测报告。
参考文献：
1.中华人民共和国卫生部.中国出生缺陷防治报告（2012）
2.中华人民共和国国家卫生健康委员会.产前诊断技术管理办法.
3.中华医学会医学遗传学分会临床遗传学组,中国医师协会医学遗传医师分会遗传病产前诊断专业委员会,中华预防医学会出生缺陷预防与控制专业委员会遗传病防控学组.低深度全基因组测序技术在产前诊断中的应用专家共识[J].中华医学遗传学杂志,2019,36(4):293-296.
4.染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用协作组.染色体微阵列分析技术在产前诊断中的应用专家共识[J].中华妇产科杂志,2014,49(8):570-572.
5.国家卫生健康委员会临床检验中心产前筛查与诊断室间质量评价专家委员会.染色体微阵列分析实验室技术要求专家共识[J].中华检验医学杂志,2019,42(9):745-751.
6.银益飞,朱宝生.产前诊断实验室检测技术的规范应用[J].实用妇产科杂志,2020,36(3):166-170.
7.中国医院协会临床检验专业委员会出生缺陷防控实验技术与管理学组,刘世国,王敬丽,张铷,刘文淼.产前荧光原位杂交技术专家共识[J].中华医学遗传学杂志,2020,37(9):918-923.
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