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背景:嵌合体(Mosaicism)是指由一个受精卵发育而来,含有两种或两种以上不同细胞系的个体。嵌合体的临床异质性很大,与嵌合体的形成机制相关,也与异常细胞系的种类、比例和涉及的组织器官相关,从轻微临床表型到胚胎致死性不等,出生后可以表现为出生缺陷、智力低下或者某些遗传综合征,如Pallister-Killian综合征、伊藤色素减少症等。美国费城儿童医院在先天性生长发育异常儿童中发现,22%的患者存在致病性的拷贝数变异,而嵌合体占3.74%,其他相关研究也提示大约0.5~2.0%的先天性生长发育异常儿童中存在嵌合体。单亲二倍体(UniparentalDisomy,UPD)是指同源染色体遗传自父母亲中的一方,可涉及整条或部分染色体。UPD通过印迹基因或者隐性遗传病基因致病,判断UPD的亲本来源对于UPD临床症状的风险评估十分重要。UPD无法被传统的染色体核型分析识别,可通过分子标记或甲基化模式来确认。目前,嵌合体遗传学检测技术有染色体核型分析、荧光原位杂交(FluorescenceInSituHybridization,FISH)技术、染色体芯片(ChromosomalMicroarray,CMA)技术和下一代测序(NextGenerationSequencing,NGS)技术。染色体芯片技术具有高效,高分辨率,全面的优点,可以检测出微缺失微重复、嵌合体和单亲二倍体。本研究采用单核苷酸多态性微阵列芯片(SingleNucleotidePolymorphismArray,SNPArray)技术,建立嵌合体和单亲二倍体的产前诊断方案,分析其遗传学病因,探究其形成机制,为患者的遗传咨询、产前诊断、治疗与预后提供理论基础。
方法:收录2012-2018年产前诊断病例(绒毛、羊水和脐血),并收集病例临床资料。所有产前病例进行SNParray分析,结合染色体核型分析结果,根据需要对其父母进行遗传学溯源,建立嵌合体和单亲二倍体的产前诊断综合性分析方案,探讨SNParray技术在嵌合体和单亲二倍体产前诊断中的可行性与优越性。将LogR比值及B等位基因频率两项参数相结合进行全基因组分析,探索嵌合体和单亲二倍体形成机制,为患者的遗传咨询、产前诊断和疾病再发风险评估提供理论基础。
结果:1、4512例产前诊断病例SNP芯片结果,共发现44例嵌合体,检出率约为0.98%。其中嵌合型非整倍体29例,嵌合型部分重复/缺失15例。嵌合型三体中,绒毛标本以嵌合型16号三体、嵌合型22号三体为主,羊水和脐血标本以嵌合型21号三体为主,其分布趋势与纯合型三体一致,提示三体自救是嵌合体的其中一种形成机制。15例嵌合型部分重复/缺失芯片结果中,与核型完全符合2例,核型提示异常但无法明确异常片段性质9例(包括3例标记染色体、3例假双着丝粒染色体和1例环状染色体),核型正常基因芯片异常4例(包括3例嵌合型11号长臂部分重复)。
2、4512例产前诊断病例SNP芯片结果,共发现大于20Mb的杂合性缺失(LossofHomozygosity,LOH)12例,排除夫妻双方亲缘关系和地缘关系较近后,判断为单亲二倍体(UniparentalDisomy,UPD),检出率2.66‰。UPD分别发生于1,3,6,11,12,13,14,15和16号染色体,印迹基因是UPD致病的重要因素。12例UPD形成机制中,单体自救4例,三体自救8例。
3、嵌合体形成机制多种,本研究显示15例嵌合型三体中,7例为有丝分裂错误,4例为减数分裂Ⅰ期错误,4例为减数分裂Ⅱ期错误;1例嵌合型单体和15例嵌合型部分重复/缺失均为有丝分裂错误;6例性别染色体嵌合体中,5例为有丝分裂错误,1例为减数分裂Ⅰ期错误;7例多条染色体嵌合的发生机制复杂不一,导致了孕早期胚胎停止发育。本研究发现了3例低比例嵌合型16号三体,其形成机制均为减数分裂Ⅰ期错误,并锁定同源染色体间的交叉互换热点位点为p12.3,q22.1。
结论:1、本研究发现嵌合体发生率0.98%,UPD发生率为2.66‰,是孕早期胚胎停止发育和胎儿畸形的重要原因。SNParray技术较传统核型分析技术敏感性高,且可通过LogR比值及B等位基因频率分析嵌合体和UPD形成机制,是产前诊断嵌合体和UPD的重要手段。
2、本研究发现不同染色体的嵌合形成机制不同,嵌合型16号三体源于减数分裂Ⅰ期错误,并发现有交叉互换热点p12.3,q22.1;嵌合型22号三体源于减数分裂Ⅰ期、Ⅱ期或有丝分裂错误;嵌合型21号三体源于减数分裂Ⅱ期和有丝分裂错误。不同机制来源的嵌合体可导致胎儿临床表型异质性和子代再发风险不同,明确嵌合体形成机制可为产前遗传咨询提供理论依据。
3、本研究证实UPD来源于单体自救或三体自救,涉及印迹基因时可导致疾病发生。
方法:收录2012-2018年产前诊断病例(绒毛、羊水和脐血),并收集病例临床资料。所有产前病例进行SNParray分析,结合染色体核型分析结果,根据需要对其父母进行遗传学溯源,建立嵌合体和单亲二倍体的产前诊断综合性分析方案,探讨SNParray技术在嵌合体和单亲二倍体产前诊断中的可行性与优越性。将LogR比值及B等位基因频率两项参数相结合进行全基因组分析,探索嵌合体和单亲二倍体形成机制,为患者的遗传咨询、产前诊断和疾病再发风险评估提供理论基础。
结果:1、4512例产前诊断病例SNP芯片结果,共发现44例嵌合体,检出率约为0.98%。其中嵌合型非整倍体29例,嵌合型部分重复/缺失15例。嵌合型三体中,绒毛标本以嵌合型16号三体、嵌合型22号三体为主,羊水和脐血标本以嵌合型21号三体为主,其分布趋势与纯合型三体一致,提示三体自救是嵌合体的其中一种形成机制。15例嵌合型部分重复/缺失芯片结果中,与核型完全符合2例,核型提示异常但无法明确异常片段性质9例(包括3例标记染色体、3例假双着丝粒染色体和1例环状染色体),核型正常基因芯片异常4例(包括3例嵌合型11号长臂部分重复)。
2、4512例产前诊断病例SNP芯片结果,共发现大于20Mb的杂合性缺失(LossofHomozygosity,LOH)12例,排除夫妻双方亲缘关系和地缘关系较近后,判断为单亲二倍体(UniparentalDisomy,UPD),检出率2.66‰。UPD分别发生于1,3,6,11,12,13,14,15和16号染色体,印迹基因是UPD致病的重要因素。12例UPD形成机制中,单体自救4例,三体自救8例。
3、嵌合体形成机制多种,本研究显示15例嵌合型三体中,7例为有丝分裂错误,4例为减数分裂Ⅰ期错误,4例为减数分裂Ⅱ期错误;1例嵌合型单体和15例嵌合型部分重复/缺失均为有丝分裂错误;6例性别染色体嵌合体中,5例为有丝分裂错误,1例为减数分裂Ⅰ期错误;7例多条染色体嵌合的发生机制复杂不一,导致了孕早期胚胎停止发育。本研究发现了3例低比例嵌合型16号三体,其形成机制均为减数分裂Ⅰ期错误,并锁定同源染色体间的交叉互换热点位点为p12.3,q22.1。
结论:1、本研究发现嵌合体发生率0.98%,UPD发生率为2.66‰,是孕早期胚胎停止发育和胎儿畸形的重要原因。SNParray技术较传统核型分析技术敏感性高,且可通过LogR比值及B等位基因频率分析嵌合体和UPD形成机制,是产前诊断嵌合体和UPD的重要手段。
2、本研究发现不同染色体的嵌合形成机制不同,嵌合型16号三体源于减数分裂Ⅰ期错误,并发现有交叉互换热点p12.3,q22.1;嵌合型22号三体源于减数分裂Ⅰ期、Ⅱ期或有丝分裂错误;嵌合型21号三体源于减数分裂Ⅱ期和有丝分裂错误。不同机制来源的嵌合体可导致胎儿临床表型异质性和子代再发风险不同,明确嵌合体形成机制可为产前遗传咨询提供理论依据。
3、本研究证实UPD来源于单体自救或三体自救,涉及印迹基因时可导致疾病发生。