产前诊断是应用各种方法评估胚胎或胎儿宫内发育状况,对先天性发育异常和遗传性疾病作出诊断。在遗传咨询基础上,通过产前诊断识别高风险胎儿和选择性终止妊娠,可以有效防止患儿出生、减少出生缺陷,对降低人群中的致病基因频率、提高人口素质具有重要意义。
产前诊断多需有创操作,主要适用于发病风险高、健康危害大、目前已建立可靠诊断方法的出生缺陷或遗传病,具体包括:35岁以上高龄孕妇;夫妇一方携带平衡易位和倒位等染色体畸变;已知或推测孕妇为常染色体隐性或X连锁隐性遗传病携带者;曾生育过染色体异常、单基因遗传病或先天畸形患儿的孕妇;有不明原因的自然流产史、死胎死产史、新生儿死亡史或畸胎史的孕妇;羊水量异常、胎儿生长受限或怀疑严重宫内感染的孕妇;具有遗传病家族史且系近亲婚配的孕妇;丈夫在孕前或妻子在孕早期接触过射线、病毒感染或化学毒物。
产前诊断需要通过各种方式获得胎儿样本,这些方式多为有创性,常用的有绒毛膜取样、羊膜腔穿刺、脐静脉穿刺等。
绒毛膜拥有与胚胎相同的遗传属性,且位于胚囊之外,是产前诊断重要的取材来源。绒毛膜取样一般在孕10~13周期间进行,经腹部穿刺获取20mg左右的绒毛组织。其优点在于孕早期即可完成产前诊断,后续处置的选择余地较大,孕妇面临的伤害和风险相对较小。
是目前临床应用最广泛的胎儿标本采集方法,一般在孕16~22周、经超声引导下抽取约30ml羊水。羊水细胞可用于DNA提取、拷贝数变异检测,或培养增殖后进行染色体核型分析。
脐静脉穿刺术是绒毛或羊水细胞培养怀疑嵌合或培养失败的重要补救措施,孕18周后均可进行。取5ml脐带血,区分母血、胎血以确保样本质量后进行产前诊断。
妊娠5~7周起可从孕妇外周血分离到胎儿细胞,包括滋养层细胞、有核红细胞、粒细胞及淋巴细胞,其中有核红细胞易从形态学上进行分别、包含胎儿全部遗传信息、不受既往妊娠的影响,且数量反映母体、胎儿的某些病理状态,是进行产前诊断的理想细胞。这一方法可无创取材,易于被孕妇接受,近年发展很快,已成功用于部分染色体病和单基因病的产前诊断,以其为代表的无创性产前诊断方法有望在今后发挥更大作用。
主要是对羊水细胞或绒毛细胞进行性染色质检查和核型分析。产前诊断中常用的有G显带、C显带和N显带技术。G显带可依据每条染色体独特的带纹,进行同源染色体比较,判断染色体数目和10Mb以上的结构异常。C显带主要用于区分常染色质异常和异染色质的正常变异。N显带用于显示D、G组或其他染色体随体区正常变异。荧光原位杂交技术与染色体核型显带技术联合运用,可以精确识别各种染色体畸变。
对羊水上清、羊水细胞和绒毛细胞进行相关生化检查。如羊水甲胎蛋白和乙酰胆碱酯酶水平升高,提示胎儿神经管畸形;电泳、氨基酸序列分析等可分析胎儿血样,有助于诊断珠蛋白生成障碍等疾病。
(1)染色体微阵列分析技术(CMA):
又称基因芯片技术,是将荧光信号标记的寡核苷酸探针与样本杂交,分析DNA片段是否存在拷贝数变化。CMA分辨率极高,目前临床已用于100kb以上拷贝数变异检测。CMA可用于基因分型,估算每个多态位点的拷贝数,评估个体疾病易感性和药物反应等。
(2)高通量测序技术:
高通量测序自动化程度高、成本低,既可以检测数个碱基范围内的变异,也可以通过复杂算法分析拷贝数变异。传统诊断流程往往首先依据家族史和阳性表型筛选检测对象,然后进行针对性遗传检测。高通量测序技术的广泛应用带来了全新的诊断范式。它可以在没有明确诊断的前提下,一次性、快速、准确检测基因组中的所有基因乃至非编码序列,直接明确遗传病诊断,甚至可以揭示新的致病候选基因,应用场景十分广阔。
(1)超声波检查:
操作简便,应用极广。一般认为,超声强度在20mW/cm 2 以下、时间在30分钟以内,对孕3个月以内的胎儿是安全的。目前B超检查已普遍用于神经管缺陷、内脏畸形、肢体畸形等多种先天缺陷的产前诊断,还可用于胎心动态观察以及其他操作的引导定位等。
(2)磁共振检查:
用于胎儿先天畸形,如无脑儿、脑积水、骨骼畸形等。
(3)胎儿镜:
妊娠15~21周,用光导纤维内镜经腹壁、子宫壁进入羊膜腔,可直接观察胎儿体表,并可进行简单操作。胎儿镜是介入性、损伤性的检查技术,操作不当容易引起流产、早产、母体免疫反应等。
总体来说,遗传病产前诊断主要针对染色体病和单基因病。染色体微阵列技术和高通量测序技术的发展,显著提高了已知致病变异的遗传病产前检出率,为缺陷儿的及时有效处理提供了机会。同时,检测分辨率的提高使得许多染色体拷贝数变异和基因位点多态及变异被发现,但其临床意义尚不清楚;基因组印记、表观遗传修饰等与临床表型间的联系仍有大量空白。产前精准诊断,仍需各方共同努力。
植入前遗传学检测(preimplantation genetic testing,PGT)指在胚胎植入前对配子或胚胎进行遗传学检测,避免胎儿罹患或携带遗传病致病变异。PGT是在辅助生殖基础上发展起来的新技术。PGT取材来源于配子或早期囊胚,相比产前检测,在时间上进一步提前,避免了选择性流产或引产对孕妇的伤害及伦理问题,具有良好的临床应用潜在价值。一般将针对高风险夫妇的植入前遗传学检测称为植入前遗传学诊断,检测前并不明确胚胎可能携带何种遗传异常的称为植入前遗传学筛查。
根据适应证的不同,可将PGT分为三类。第一类是针对单基因遗传病的植入前遗传学检测,称为PGT-M(PGT for monogenic disease)。第二类,针对染色体结构重排的检测称为PGT-SR(PGT for chromosome structural rearrangement)。第三类,针对染色体数目异常的检测称为PGT-A(PGT for aneuploidy)。
经过近20年的发展,PGT的技术体系不断优化,样本取材方法安全性提高,致病性遗传变异的检测精度显著提升,在遗传病诊断和筛查中发挥着越来越重要的作用。但受技术条件制约,其诊断准确性还有待提高;活检取材对胚胎发育潜能和子代远期安全的影响有待研究;PGT在迟发性疾病如肿瘤易感基因检测等的扩大应用趋势,可能带来临床处置的伦理困境。
(陈新霞)