遺傳性疾病產前診斷的現狀和展望（一）

    遺傳性疾病是指由遺傳物質缺陷所導致的疾病。雖然遺傳性疾病單種疾病的患病率并不高，但由于遺傳性疾病種類繁多，隨著檢測技術的進展，越來越多的遺傳性疾病被發現和診斷，因此遺傳性疾病并不少見。由于大部分遺傳性疾病目前尚無有效的治療方法，即使有治療方法，也需要終生治療，且部分遺傳性疾病病情較重，致死率及致殘率較高，故遺傳性疾病的預防尤為重要。遺傳性疾病的預防分為妊娠前遺傳咨詢（一級預防）、產前篩查及產前診斷（二級預防）及新生兒篩查（三級預防），其中產前篩查與產前診斷是預防遺傳性疾病患兒出生的重要方法。產前篩查是建立在產前診斷技術之上的、針對常見遺傳性疾病的群體預防技術；而產前診斷則是針對某一種遺傳性疾病所開展的預防性診斷技術。產前診斷的目的是在妊娠期間對于胎兒出生后的基因型與表型進行判斷，從而提供妊娠決策參考。伴隨醫學遺傳學檢測技術的迅速發展，越來越多的遺傳性疾病可以獲得可靠的產前診斷結果。現就遺傳性疾病產前診斷的現狀和進展進行闡述。

一、遺傳性疾病的產前診斷技術

（一）超聲檢測

    對于部分可能伴隨結構異常的遺傳性疾病，比如染色體病，非侵入性技術在產前診斷中會有一定的提示作用。例如，通過超聲觀測到胎兒心臟等結構畸形，會提示胎兒存在染色體異常的可能；胎兒長骨短小被認為是軟骨發育不全的臨床診斷依據之一等。然而，絕大多數遺傳性疾病的產前診斷都需要依靠對遺傳物質的直接診斷。

（二）細胞遺傳學檢測

    以染色體核型分析為代表的細胞遺傳學檢測是診斷染色體病的主要手段。近年來，微陣列芯片技術的應用大大提高了染色體異常，尤其是染色體微缺失、微重復的檢出率。

1．常規染色體檢測：

    要對胎兒進行遺傳物質的產前診斷，就需要通過侵入性操作獲得胎兒細胞用以分析。目前廣泛采用羊水細胞、絨毛細胞和臍帶血進行胎兒染色體核型分析，可以對包括唐氏綜合征在內的多類染色體病進行診斷，至今依然是預防染色體病的最有效方法，在臨床應用廣泛。一項納入9 000例孕婦的回顧性研究發現，通過羊水細胞進行染色體核型分析，異常檢出率為1.7%；通過絨毛進行染色體核型分析，異常檢出率為7.9%[1]。這種檢出率的差異主要歸因于受檢人群的差異。在檢出的染色體異常中，染色體數目異常約占60%[1]，表明唐氏綜合征、Turner綜合征等染色體數目異常依然是最常見的染色體異常。

2．微陣列芯片檢測：

    傳統染色體核型分析主要依靠G顯帶對核型進行分析，在某些情況下也需要N顯帶、C顯帶等配合。G顯帶的分辨率可以達到約5 Mb水平，但是分辨率取決于制片水平以及異常區域在染色體上所處的位置。同時，更小的染色體微缺失和微重復無法通過普通核型分析被發現。基于比較基因組雜交技術和單核苷酸多態性的微陣列技術（Micro–array）能夠提高染色體結構異常的檢測分辨率，這一技術在國內也被稱為基因芯片技術。2010年，Miller等[2]發表了一份專家共識，認為在精神發育遲滯、多發畸形以及自閉癥患者中，基因芯片技術能夠將染色體結構異常的檢出率從核型分析的3%提高到15%~20%[2]。此后，有學者開始探索在產前診斷中應用基因芯片技術。Wapner等[3]于2012年完成了一項涉及4 406例孕婦的基因芯片與核型分析平行研究，其結論是在高齡、唐氏綜合征篩查高風險等孕婦中，基因芯片技術能多檢出1.7%的胎兒染色體結構異常；而在超聲提示胎兒異常的孕婦中，基因芯片技術能多檢出6%的染色體結構異常。對于基因芯片技術在產前診斷中的應用，目前國內外的專家共識指出，應嚴格掌握基因芯片技術應用于產前診斷的適應證，檢測前及檢測后均應進行遺傳咨詢，并簽署檢測知情同意書，強調開展此項技術同樣需要資質評估，以便有利于此項技術的推廣應用[4,5]。

3．針對胎兒染色體非整倍體的無創產前檢測：

    1997年，Lo等[6]在母體血漿中發現游離胎兒DNA片段，為通過母親血液對胎兒進行無創產前診斷提供了新的可能性。近年來，通過孕婦血液進行胎兒唐氏綜合征產前檢測的技術獲得重大進展。大量研究數據表明，無創產前檢測技術對唐氏綜合征的檢出率達到98.6%~100%，假陽性率低于0.5%[7,8,9,10,11]。我國學者對國內146 958例無創產前檢測病例進行了回顧研究，結果顯示其對唐氏綜合征、18–三體綜合征和13–三體綜合征的檢出率分別達到99.17%、98.24%和100%，特異性分別為99.95%、99.95%和99.96%[12]。無創產前檢測作為一種效率接近診斷的篩查方法在臨床擁有良好使用前景，可以顯著提高唐氏綜合征的產前檢出率、減少不必要的侵入性操作。我國衛生和計劃生育委員會于2015年1月15日下發了《關于產前診斷機構開展高通量基因測序產前篩查與診斷臨床應用試點工作的通知》，并配發了技術規范。這一新技術在國內正走上正軌。

（三）基因檢測

    單基因遺傳性疾病的主要產前診斷方法是基因檢測，通過檢測特定的基因突變位點，判斷胎兒是否攜帶致病基因突變，若帶有與先證者一致的突變位點，即判斷胎兒患有對應的疾病。故此項檢測前提是首先要明確先證者的基因致病突變，才能進行產前診斷。沒有或無法明確基因突變位點者，不能進行此項產前診斷。目前，單基因遺傳性疾病的產前診斷檢測途徑與染色體檢測相似，分為：（1）有創檢測：檢測樣本包括羊水細胞、絨毛及臍帶血；（2）無創檢測：檢測樣本為孕婦血。單基因病的無創產前診斷及植入前診斷，目前雖有報道，但沒有廣泛開展。單基因病的無創產前診斷是利用孕婦血漿中含有的胎兒游離DNA進行基因檢測，判斷胎兒基因是否正常。由于孕婦血漿中也含有自身的游離DNA，與胎兒游離DNA難以區分，故有助于父源性的單基因遺傳性疾病的診斷[13]。近幾年開展的利用連鎖多態位點（單體型）方法，通過檢測孕婦血漿中游離DNA中父源及母源的致病基因連鎖單體的量，判斷胎兒是否帶有父源或母源的致病基因位點，對胎兒是否患有相關的遺傳代謝病進行判斷，目前已有報道[14,15]。

（四）羊水生化檢測

    羊水生化檢測主要用于遺傳代謝病的產前診斷。胎兒的代謝物會通過尿液或唾液排入到羊水中，因此羊水中含有一定量的胎兒代謝物，若胎兒患有某種遺傳代謝病，其體內相關的代謝物增加，導致排出到羊水中的代謝物增多。因此，可以通過檢測代謝物的水平高低，判斷胎兒是否患有相應的遺傳代謝病。目前主要檢測技術包括串聯質譜技術檢測羊水酰基肉堿水平、氣相色譜質譜技術檢測羊水中有機酸水平用于有機酸血癥的產前診斷；羊水細胞酶活性檢測用于溶酶體病的產前診斷。

1．串聯質譜及氣相色譜質譜技術用于有機酸血癥的產前診斷：

    若胎兒患有有機酸血癥，因其體內有機酸代謝障礙，產生較多的酰基肉堿及有機酸，通過尿液排出到羊水中。利用串聯質譜技術檢測羊水酰基肉堿水平、氣相色譜質譜技術檢測羊水有機酸水平即可對胎兒是否患有機酸血癥做出判斷。1979年即有利用氣相色譜質譜技術檢測羊水中有機酸代謝物進行丙酸血癥產前診斷的報道[16]。1993年Van Hove等[17]首次報道應用串聯質譜技術檢測羊水中酰基肉堿水平對丙酸血癥進行產前診斷。之后，又陸續報道了通過氣相色譜質譜和串聯質譜技術檢測羊水中酰基肉堿和有機酸代謝物對戊二酸血癥Ⅱ型及甲基丙二酸血癥等的產前診斷[18]。國內Zhang等[19]聯合串聯質譜與氣相色譜質譜技術對9例生育過甲基丙二酸血癥患兒的高風險孕婦進行產前診斷。這些結果表明，串聯質譜與氣相色譜質譜技術對有機酸血癥進行產前診斷結果可靠。另外，該技術的優點在于：（1）檢測快速：獲取羊水后2~3 d即可得到結果；（2）羊水需要量少，5 ml即可；（3）補充基因檢測不足：某些先證者已經確診為有機酸血癥，但先證者及父母的基因突變位點沒有檢測到，或只檢測到一個突變，這種情況不能通過基因檢測進行產前診斷，但可以通過羊水代謝物檢測進行產前診斷。此項技術的缺點是需要獲取羊水，為有創性檢測。

2．羊水細胞酶活性檢測：

    羊水細胞酶活性檢測主要用于溶酶體疾病的產前診斷，包括黏多糖病、黏脂病、糖原累積病–Ⅱ型、尼曼匹克病及戈謝病等。若胎兒患有這些疾病，其細胞中對應的酶活性降低，可通過檢測羊水細胞中的相關酶的活性，判斷胎兒是否患有某種遺傳代謝病，達到產前診斷的目的[20]。