复发性自然流产的定义

  复发性自然流产(Recurrent Spontaneous AbortionRSA)是指连续2次或2次以上发生在妊娠20周之前或胎儿体重<500g的妊娠产物或胎儿丢失【1】。大约1%育龄女性经历过RSA,且随流产次数增加,复发风险增加【2-4】。RSA病因错综复杂,主要包括胚胎因素、遗传、解剖、内分泌、感染、血栓前状态、免疫、环境因素等。据报道,一半以上胚胎自然流产由染色体异常引起【5】。随着染色体检测技术的不断发展,越来越多的研究开始从染色体水平深入探讨疾病发生的原因。本文结合今年4月发表在Genetics in Medicine杂志上的一篇文章就复发性流产相关染色体异常问题进行介绍。 


胚胎染色体异常为RSA重要病因

  偶发性自然流产可看做在配子形成及胚胎发育过程中出现的随机错误事件而导致的胚胎染色体异常引起的,属于自然淘汰过程,再次妊娠的流产风险无明显增加。但对于复发性流产,原因复杂。有研究表明,复发性流产的胚胎染色体异常率高于偶发性自然流产的。Sahoo T等【6】采用SNP芯片(Illumina CytoSNP-850K)的方法对7396例流产组织标本(其中83%RSA)进行了检测,发现其中53.7%3975例)的样本存在染色体异常,44.3%3272例)的样本未检出染色体异常,还有2%149)的样本检出了致病性未知(Variants of Unknown SignificanceVOUS)的染色体拷贝数变异(Copy Number VariationsCNVs)。检出的主要染色体异常包括以下几种:

 

染色体数目异常

  染色体数目异常分为染色体非整倍体(三体、单体)和多倍体,其中三体最常见,占染色体异常样本的66.5%,其次为多倍体(14%)和单倍体(12.6%)。三体通常是母体减数分裂中染色体不分离导致的,常见为1622211513 1814号染色体,在三体样本中分别占24%14%11%11%7%4%3%,其它染色体三体合占26%;而单体流产中常染色单体比较少见,多为夫妇X染色体丢失而出现的X性染色体单体,占比11.2%,发生的机制仍不清楚,仅推测这些染色体异常可能导致早期的自然流产;多倍体,如三倍体或四倍体,三倍体通常是由于双精入卵或卵子在母体减数分裂过程中不分离并直接受精而导致的,占比14%;四倍体可能是由于受精卵有丝分裂不分离导致,仅占比0.04%

 

染色体结构异常

  胚胎染色体结构异常可受内外环境影响自发突变而成,或是由携带染色体结构异常的夫妇垂直遗传。其中CNVs4.5%,性染色体异常占比0.7%

 

染色体其它异常

  单亲二倍体,是指遗传物质来源于单亲,胚胎常在发育过程中夭折。其中全基因组层面的单亲二倍体占1%,整条染色体或CNV层面的单亲二倍体占0.45%(其中50%同时有三体异常)。

 

排查胚胎染色体异常的重要性

  虽然很多流产胚胎染色体异常具有偶发性,复发风险小,但部分流产胚胎染色体异常却显著提高复发流产的风险。鉴于此,美国妇产科协会(ACOG)、英国皇家妇产科协会(RCOG)、美国生殖医学学会(ASRM)三大权威机构一致倡导:复发流产有必要查明流产原因【1, 7-8】。对于50%-60%的通过胚胎染色体异常检测查明流产原因的孕妇,可以有效避免接下来的不必要的其他检测和治疗,大大节省医疗开支;而其他通过胚胎染色体异常检测未发现染色体异常的孕妇,则可以将流产原因排查重点指向解剖、内分泌、感染、血栓前状态、免疫、环境因素等。更重要的是,一些特定的胚胎染色体异常能给评估和咨询复发流产风险以及活产多发先天畸形和/或神经认知障碍儿风险提供直接的有价值的信息。除此之外,胚胎染色体异常检测带来的心理上的帮助不容忽视。Bardos等【9】研究发现,许多经历过流产的妇女感到内疚和明显的被孤立。通过胚胎染色体异常检测给夫妇一个明确的流产原因,能将怀孕期间的不良心理影响降到最低。

胚胎染色体异常检测技术

核型分析

  将待测的细胞的染色体按照固有的染色体形态特征和规定,进行配对、编号和分组,并进行形态分析的过程。核型分析可以从宏观上分析23对染色体一些可见(一般>10Mb)的染色体异常情况,但是对于小于10Mb的结构异常就无法发现。尽管准确度较高,但是技术本身操作过程较繁琐,工作量大,且细胞培养存在母源污染和失败风险(20%-40%),一次统计分析的细胞数一般不超过50个,无法避免人为误差。

 

荧光原位杂交技术

  荧光原位杂交技术(Fluorescent In Situ HybridizationFISH)利用荧光标记的DNA探针,与分裂间期或中期细胞杂交,对染色体进行检测。相对于传统核型分析,FISH检测周期短(约24小时),精度高(可达1Kb)。但是,该方法目前不能检测全基因组的所有23对染色体,只能检测其中的5-9对染色体。因此相对于染色体核型分析来说,虽然可以更精确和更精细地对基因进行定位分析,但失去了核型分析的宏观性。因此,在临床应用中,FISH往往与核型分析结合应用。

 

芯片技术

  芯片技术(Array CGHSNP Array ), 一种基于芯片平台的全基因组DNA拷贝数变异分析技术。Array CGH是将待测样本和对照正常样本分别用不同颜色的荧光染料标记,和微阵列芯片进行杂交,通过比较染色体上荧光信号的颜色及相对强弱便可判断染色体的拷贝数变化;SNP Array通过分析SNP的杂合性丢失或者杂合性异常快速检测待测样本的拷贝数变化。与荧光原位杂交技术(FISH)相比,芯片技术具有更高的分辨率和灵敏度,全基因组覆盖,一次能检测23对染色体。不过覆盖均一性不好,有的区域容易漏检,检测成本较高,价格昂贵,限制了其在临床的广泛应用。

 

高通量测序技术

  高通量测序技术又称下一代测序技术(Next-generation Sequencing TechnologyNGS),能一次对几百万条DNA分子进行序列测定,实现高通量、高效率、高准确度、低运行成本。运用高通量测序技术检测CNVsCNV-Seq,可一次性检测全部23对染色体的结构及数目异常,与芯片技术相比,覆盖度更高更均匀,结果更精准,性价比更高。

 

科诺安全面排查胚胎染色体异常

  科诺安染色体疾病检测(以下简称科诺安)作为CNV-Seq的领先产品,早在2013年初,即与中南大学湘雅医院合作,对收集的72例临床样本进行科诺安回顾性临床研究,研究采用双盲试验设计,并将科诺安检测结果与SNP 芯片结果进行比对。结果【10】显示,科诺安和SNP 芯片对于已知致病CNVs都能达到100%的检出,但在对于某些致病性未知的CNVs检测上,科诺安则明显优于SNP芯片。

 

  科诺安目前在临床已与全国400多家医院联合开展,流产物检测已突破10000例,检测结果统计显示:有明确染色体异常的样本占52%,检出致病性未知CNV的样本占10%,没有染色体异常的样本占38%。与最新Sahoo T等【6】发表的高密度SNP芯片的科研结果相比,毫不逊色。同时与SNP芯片相比,科诺安还具有检测成功率更高,全基因组覆盖更均匀,能发现更多新的CNVs,性价比更高等诸多更适合于临床大规模开展的优势。


参考文献

[1]Practice Committee of American Society for Reproductive Medicine. Definitions of infertility and recurrent pregnancy loss:a committee opinion[J]. Fertil Steril,2013,99(1):63.

[2]Practice Committee of the American Society for Reproductive Medicine. Evaluation and treatment of recurrent pregnancy loss: a committee opinion. Fertil Steril 2012; 98:1103–1111.

[3]Ford HB, Schust DJ. Recurrent pregnancy loss: etiology, diagnosis, and therapy.

Rev Obstet Gynecol 2009; 2:76–83.

[4]Simpson JL, Juneau ERM. Pregnancy loss. In: Gabe SG, Nimbly JR, Simpson JL, eds. Obstetrics: Normal and Problem Pregnancies, 6th edn. Elsevier Saunders: Philadelphia, PA, 2012.

[5]Sugiura-Ogasawara M,Ozaki Y,Katano K,et al. Abnormal embryonic karyotype is the most frequent cause of recurrent miscarriage[J].Hum Reprod,2012,27(8):2297-2303.

[6]Sahoo T, Dzidic N, Strecker M N, et al. Comprehensive genetic analysis of pregnancy loss by chromosomal microarrays: outcomes, benefits, and challenges [J]. Genetics in Medicine, 2016.

[7]American College of Obstetricians and Gynecologists Committee on Genetics. Committee Opinion No. 581: the use of chromosomal microarray analysis in prenatal diagnosis. Obstet Gynecol 2013; 122:1374–1377.

[8]Regan L, Backos M, Rai R. The investigation and treatment of couples with recurrent first-trimester and second-trimester miscarriage. RCOG Greentop Guideline No. 17. April 2010. https://www.rcog.org.uk/globalassets/documents/guidelines/gtg_17.pdf.

[9]Bardos J, Hercz D, Friedenthal J, Missmer SA, Williams Z. A national survey on public perceptions of miscarriage. Obstet Gynecol 2015;125:1313–1320.

[10]Liang D, Peng Y, et al. Copy number variation sequencing for comprehensive diagnosis of chromosome disease syndromes. J Mol Diagn.2014 Sep;16(5):519-26.