世界第一例染色体异常核型的临床遗传学分析

　　染色体作为基因的载体，其断裂、缺失、重组是导致婴幼儿畸形、智力低下及成年男女不孕不育、习惯性流产等生育异常的重要遗传因素。根据患者的临床症状和细胞遗传学核型的分析，可为优生优育及产前诊断提供明确可靠的依据。本文的9 例染色体异常核型经中南大学湘雅医学院医学遗传学国家重点实验室鉴定为世界首报，丰富了医学遗传学的临床资料，对我国医学遗传学研究起到了积极的推动作用。现报告如下。
1　对象与方法
1.1　研究对象
对2003 年1 月至2014 年7 月来我院优生遗传科、妇产科、儿科就诊或遗传咨询的6442 例患者进行细胞遗传学检查。对不孕不育、不明原因流产、婴幼儿生长发育异常、智力低下的患者行外周血染色体检查。对孕妇产前筛查高风险、35 岁以上高龄、曾生育过染色体病患儿、产前超声检查异常、夫妇中有一方为染色体异常携带者、有遗传病家族史及医生认为有必要进行产前诊断的其它情形进行羊水细胞染色体产前诊断。
1.2　方法
1.2.1　将人体外周血接种于 5mL 淋巴细胞培养液(家辉基因有限公司)，37℃培养 68-72h，进行常规染色体制片G显带(必要时C 显带及N 显带)分析。
1.2.2　无菌条件下接种羊水(孕16-246w B 超探头下穿刺)，37℃培养 5 天后开始进行观察，根据细胞生长情况换液或添液，常规收获细胞、制片及核型分析。每例至少计数20个中期分裂相，分析5 个核型，嵌合体加倍计数分析。根据人类遗传学国际命名体制(ISCN 2009)对染色体核型命名。
2　结果与分析
6442 例患者共检出413 例染色体异常核型，异常发生率为6.41%。其中9 例罕见染色体异常核型，经中南大学湘雅医学院中国医学遗传中心国家重点实验室鉴定为世界首报。在这9 例临床诊断病例中，生长发育异常、智力低下3 例;不孕症1 例;自然流产和胚胎停育2 例;曾生育过染色体病患儿1 例;孕妇产前筛查高风险2 例。9 例首报异常核型中有7 例来自外周血染色体，包括4 例平衡易位、1 例三条染色体的复杂易位、1 例插入易位、1 例来自亲代的部分单体;另外2 例羊水细胞染色体异常核型包括1 例相互易位、1 例相互易位伴部分单体。
3.1　染色体相互易位与生育异常
生育异常包括不孕不育、反复流产、胚胎停育、生育畸形儿、后代智力低下及发育迟缓等。相互易位是人类染色体结构重组最常见的类型，人群中发生概率是1/673-1/1000。由于遗传物质并没有丢失，个体表型及智力发育未见异常，但对生育有很大的影响。据资料分析，3.5% 的反复流产是由于夫妻双方之一为平衡易位或罗伯逊易位。染色体平衡易位没有遗传物质的丢失，患者本人无异常临床表型属于携带者，但其生殖细胞减数分裂时，易位染色体与正常同源染色体完成配对和交换，理论上形成 18 种配子。只有概率为 1/18 的配子与正常配子结合后为正常的合子，1/18 的可能性为平衡易位携带者，其余均为异常的合子形成的胚胎多在怀孕早期自然流产或死胎。非平衡的配子与正常染色体配子结合导致不平衡易位的胎儿，有2%-10% 的可能性幸存至出生，均伴有严重畸形、智力低下、发育迟缓等。所产生的胚胎存活时间长短，取决于非平衡片段的大小及其所含基因的性质。通常非平衡基因片段越小，所含的基因越少，胎儿易存活，但容易生畸形儿。非平衡片段越大，所携带的遗传基因越多，形成合子后越易流产。病例1 和病例7 均为自然流产的平衡易位携带者，病例6 为13 号与18 号染色体平衡易位，曾生育过一个21- 三体综合征患儿和不明原因流产1 次，推论平衡易位携带者易造成自身的染色体不稳定，而致染色体畸变生出一个21- 三体患儿和不明原因流产。病例3 的母亲是5 号和18 号染色体平衡易位携带者，患儿遗传了亲代的一条易位的衍生染色体，形成5 号染色体短臂部分缺失，出现发育落后、智力低下、四肢无力，无法正常行走，哭声似猫叫等“猫叫综合征”症状。其母亲还曾生育过一个与先证者临床表现一样的男孩，但3 岁时溺水夭折。鉴于平衡易位携带者生育正常孩子概率较低，反复流产严重影响患者的身心健康，可采用产前诊断或胚胎植入前诊断技术指导该类型患者的再次妊娠，如早期出现流产先兆，切不可盲目保胎。
近年来，通过对男性不育症病因的研究发现：精子发生相关基因的异常不仅出现在Y 染色体，而且还可以出现在常染色体及线粒体DNA 上。常染色体上可能存在与睾丸发育及其功能相关的基因，某些常染色体易位时染色体断裂造成这些基因的缺失或失活，导致无精子、少精子。Guo[8] 等从文献中检索了119 例常染色体核型进行分析，发现生精异常和睾丸功能低下的患者中，常染色体结构异常发生频率最高的染色体依次为13、14、9、21、22、l，说明精子发生可能是由位于多条染色体上的多个基因共同调控的。病例4 是9 号和12 号染色体平衡易位携带者，其临床表现为少弱精症，证实9 号常染色体上存在有精子发生相关基因。
3.2　染色体复杂重排与出生缺陷
染色体复杂重排是一类涉及两条以上染色体、至少有3 个断裂位点的罕见的染色体结构异常的总称。其发生率低，但种类繁多。最常见的复杂重排为涉及3 条染色体或以上的单纯相互易位，其他的复杂重排包括插入易位、易位的同时伴有倒位或其他染色体的结构异常等。病例2为涉及7 号、21 号、8 号三条染色体的复杂易位，病例5是3 号和6 号染色体易位的同时又伴有3 号与5 号染色体的插入。两个患儿的父母外周血染色体检查均正常。他们智力低下、发育异常有可能是一种隐匿的非平衡染色体。表面的“平衡”实质上存在染色体微小片段的缺失或重复，破坏了关键的基因或者导致了遗传物质丢失或重复。也可能是断裂位点正好破坏了某个结构基因或调节基因。其具体原因有待于进一步的检测，基因芯片技术如微阵列比较基因组杂交(Array-CGH)和单核苷酸多态芯片(SNP-array)等技术通过对全基因组拷贝数变异(copy number variants，CNVs)进行高通量、高分辨率分析，能够快速、精确地检测基因组的不平衡，从而预测表型或疾病的严重程度。
3.3　染色体异常与产前诊断
产前诊断的对象多为母孕期血清学产前筛查高风险、高龄妊娠、胎儿超声异常、夫妇一方为平衡易位携带者、家族有异常遗传史、生育过染色体病患儿等，以上的临床指征是产前诊断检出胎儿染色体异常率较高的指征。而胎儿染色体异常时，又往往需要溯源检查亲代的染色体是否异常，来帮助选择是否继续妊娠或为下次妊娠做临床指导。临床诊断高危的胎儿，可根据孕周的大小，采集胎儿绒毛、羊水或脐带血标本，针对性的进行产前诊断，可有效地控制和减少出生缺陷。
病例8 为3 号和18 号染色体易位，由于其父母外周血染色体正常，胎儿的染色体异常系新生的突变，其羊水中CMV-DNA 阳性，翁亚光等发现HCMV 感染可能引起胚胎染色体着丝点的畸变，不排除母孕期感染CMV 引起胎儿的染色体突变。其有可能在易位的过程中存在染色体微小片段缺失或重复导致基因的异常，胎儿出生后可能会出现生长发育异常、智力低下等，其父母知情选择终止妊娠。病例9 的7 号和11 号染色体易位虽遗传自父亲，但5 号染色体短臂末端部分缺失，系新生的突变，可以引起发育异常、智力低下、哭声似猫叫等“猫叫综合征”症状，故胎儿父母知情选择终止妊娠。
综上所述，9 种人类染色体新核型的检出，对不孕不育、流产、死胎、新生儿生长发育异常、智力低下等临床指征的患者有重要的临床指导意义。对孕期母血清学产前筛查高风险、高龄妊娠、胎儿超声异常、夫妇一方为平衡易位携带者，有针对性的进行产前诊断，可有效地控制和减少出生缺陷，提高出生人口素质。本文通过研究染色体异常与临床表型的关系，为阐明遗传病发病机制以及基因诊断奠定坚实的基础，为推动我国的医学遗传学发展具有深远的意义和研究价值。