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MolecularPathology&CytogeneticsDepartmentofPathology&LaboratoryMedicine美国加利福利亚大学洛杉机分校医学院病理临床检验系分子病理及细胞遗传学科吕康模医学博士1

1什么是产前诊断为什么产前诊断产前诊断方法产前诊断新进展2

2产前诊断是在遗传咨询的基础上,通过遗传学检测和影像学检查,对高风险胎儿进行明确诊断，通过对某些严重先天遗传病的选择性流产,达到降低出生缺陷率，提高优生质量和人口素质目的。什么是产前诊断3

3遗传疾病的分类Thompson&ThompsonGeneticsinMedicine15%自然流产(50%染色体异常)0.7%染色体异常0.36%单基因病孟德尔遗传病60%多基因病50-90%白血病5%多基因病3-6%不育症胎儿新生儿儿童成人4

4#15

5单基因病遗传病地中海贫血1/50to1/100SouthAsian镰状细胞病1/50incentralAfrica,遗传性非息肉性大肠癌1/200血色病（遗传)1/300Caucasians家族性高胆固醇血症1/500成人型多囊肾病1/1,000α1-抗胰蛋白酶缺乏症1/2,500to1/10,000Caucasians囊性纤维化病1/2,000to1/4,000Caucasians家族性黑蒙痴呆,戴萨克斯症1/3,000AshkenaziJews杜氏肌营养不良1/3,500males11型神经纤维瘤病1/3,000to1/5,000成骨不全症1/5,000to1/10,000脆性X染色体综合征1/4,000males;1/8,000females甲型血友病1/5,000to1/10,000males腺瘤性结肠息肉病1/6,000强直性肌营养不良1/7,000to1/20,000Caucasians苯丙酮尿症1/10,000to1/15,000Caucasians马凡氏综合征1/10,000to1/20,000视网膜母细胞瘤1/20,000亨廷顿舞蹈病1/20,000Caucasians6

622常染色体隐性遗传地中海贫血镰状细胞病家族性高胆固醇血症苯丙酮尿症囊性纤维化病血色病7

7常染色体显性遗传1型神经纤维瘤病强直性肌营养不良成人型多囊肾病视网膜母细胞瘤马凡氏综合征亨廷顿舞蹈病成骨不全症8

8色盲蚕豆症甲型血友病爱伯综合症杜氏肌营养不良脆性X染色体综合征X染色体隐性遗传2342329

922维生素D型无效性佝偻病腓骨肌萎缩症蕾特氏症X染色体显性遗传10

10神经管畸形（脊柱裂，无脑儿)1/200to1/1,000唇裂或腭裂婴儿1/500to1/1,000马蹄内翻足1/1,000先天性心脏病1/200to1/500老年性痴呆1/10两极情感障碍,躁狂抑郁性精神病1/100to1/200癌症1/3糖尿病1/10心脏病或中风1/3to1/5精神分裂症1/100多基因疾病11

11染色体异常病类型基因扩增先天性(体细胞)后天性(体细胞)Prenatal产前Postnatal生后染色体内结构上染色体间多体非整倍体多倍体(三倍体,四倍体…)染色体异常数量上单体罗伯逊易位相互易位重迭缺失插入等臂染色体环状染色体倒位插入12

12常见胎儿染色体异常13

13新生儿染色体异常出生率染色体异常出生率平衡易位不平衡易位臂间倒位21三体18三体13三体14

14双侧唇裂多指趾畸形前脑无裂畸形小脑症47,XX,+1313三体综合征帕突氏综合征心脏,肾脏异常重度智力发育迟缓耳聋,癫痫脐突出15

1518三体儿爱德华综合征第二个和第五个重叠的第三和第四位紧握的拳头套钩底足和突出的跟骨大畸形低耳心脏,肾脏异常重度智力发育迟缓47,XX,+1316

16唐氏综合征心脏病十二指肠的闭锁智力发育迟延甲状腺问题听觉丧失增加白血病听觉丧失癫痫危险达60岁或更老47,XX,+1317

17孕妇年龄与唐氏综合征发生率的关系孕龄9-11周16周出生率15-19--1/125020-24--1/140025-29--1/110030--1/90031--1/90032--1/750331/3701/4201/625341/2501/3331/500351/2501/2501/385361/1751/2001/300371/1751/1501/225381/1151/1151/175391/901/901/140401/801/701/100411/501/501/80421/301/401/65431/251/301/50441/251/251/4045andolder1/151/201/2518

181520253035404550孕龄1:10001:1001:10发生率75％的唐氏综合症婴儿:<35岁妇女孕妇年龄与唐氏综合征发生率的关系19

191.非创伤性方法B超扫描,MRI,CT母体外周血胎儿标志物测定母血胎儿细胞freeDNA检测流产产物2.创伤性方法羊膜腔穿刺绒毛取样脐血取样胎儿镜和胚胎活检产前诊断检查方法20

20产前诊断测定物蛋白质生化物RNADNA染色体组织,器官21

21第一孕期筛查----11.5-13.5周1.B超声波测量孕妇胎儿颈部透明带厚度(NT,nuchaltranslucency)2.妊娠相关血浆蛋白A(PAPP-A)3.绒毛膜促性腺激素(hCG)第二孕期----15-20周1.绒毛膜促性腺激素(hCG)2.不结合雌三醇(uE3),3.母血甲胎蛋白(MSAFP)4.抑制素A(InhibinA)产前筛查22

22胎儿颈部透明带超声波检查测量10～13周的孕妇胎儿颈部透明带厚度23

23孕早和孕中期筛查试验的临床意义孕早期孕中期NTPAPP-AhCGuE3AFPhCGInhibinA21三体↑↓↑↓↓↑↑18三体↑↓↓↓↓↓-13三体↑↓↓↓↓↓-神经管缺陷----↑--NT:胎儿颈项透明带,PAPP-A:妊娠相关血浆蛋白,hCG:绒毛膜促性腺激素,uE3:不结合雌激素,AFP:母血甲胎蛋白,InhibinA:抑制素A24

24正常均值的倍数(MoM)AFPhCGestriolinhibinAmultiplesofthemedian0.81.02.21.70.7正常唐氏综合征25

25风险度预测妊娠早期唐氏综合症风险度>1:20018三体儿风险度>1:100需要取绒毛膜或羊膜穿刺做染色体诊断妊娠中期唐氏综合症风险度>1:27018三体儿风险度>1:100需要羊膜穿刺取羊水做染色体诊断26

26筛查试验敏感性假阳性假阴性妊娠早期NT,PAPP-A,hCG84%5%16%妊娠中期三联筛选72%5%28%四联筛选81%5%19%整合检验法95%5%5%筛查试验敏感性,假阳性,假阴性27

27创伤性方法羊膜腔穿刺绒毛取样脐血取样胎儿镜和胚胎活检产前诊断检查方法28

28羊膜腔穿刺29

29绒毛取样30

30绒毛取样31

31脐血取样32

32产前确诊方法和进展染色体核型荧光原位杂交多聚酶链反应(PCR)基因组微阵列杂交分析全基因组测序33

33染色体核型分析-Karyotyping34

34染色体异常类型基因扩增先天性(体细胞)后天性(体细胞)Prenatal产前Postnatal生后染色体内结构染色体间多体非整倍体多倍体(三倍体,四倍体…)染色体异常数量单体罗伯逊易位相互易位重复缺失插入等臂染色体环状染色体倒位插入35

35染色体核型弱点有丝分裂细胞分辨率低:5-10Mb要求经验费时优点单细胞直观诊断金标准36

36荧光原位杂交-FISH37

37荧光原位杂交探针设计正常异常LS(locusspecific)特异位点基因重排BA(breakapart)单易位SF(singlefusion)双重易位DF(doublefusion)探针:1.YAC2.BAC3.Plasmid4.PCRproduct38

38产前诊断荧光原位杂交探针设计39

39产前诊断荧光原位杂交18x2,XX18x2,XY13x2,21x2正常结果40

4013x3,21x313x2,21x3异常结果唐氏综合征Xx3,18x3三倍体13x2,21x213x2,21x321嵌合体XY,18x3XY,18x218嵌合体41

41基因组微阵列杂交-arrayCGH42

42部份染色体微小缺失异常综合征染色体缺失综合征1p36.3单体1p36的综合征5q35索托综合征7q11.2威廉氏症候群高钙血症主动脉瓣上部狭窄症候群9q22.3大综合征,增生综合征的例子包括神经纤维瘤，索托斯扎克综合症11p13WAGR综合征,泌尿生殖系统异常,肾母细胞瘤,无虹膜,智力低下11p15.5魏德曼综合征,脐疝-巨舌-巨人症综合征,脐膨出综合征15q11.2安格曼症候群,智力和发育迟缓，睡眠障碍，癫痫发作,拍手,微笑15q11.2普瑞德威利综合征,肌张力减退,身材矮小,多食,肥胖，性腺功能减退16p11.2自闭症16p13.3鲁宾斯坦综合征:智力和运动发育迟缓,拇指与大趾增宽,身材矮小17p13.3米-迪综合征,无脑回畸形,不完全神经细胞迁移造成大脑发育缺陷17p11.2史密斯马盖尼斯综合征,精神发育迟滞，独特的面部特征，睡眠障碍17q11.21型神经纤维瘤病20p12阿拉吉耶综合征:影响肝脏，心脏和身体的其他系统22q11.2软腭-心-面综合征/迪格奥尔格综合征43

43部份染色体微小重复异常综合征染色体重复综合征3q26.33q26.3重复综合征,智力缺陷,上颚,鼻孔,心肾脏异常11p15.5魏德曼综合征,巨舌,耳朵皱，低血糖症，肿瘤,学习困难mosiso12p帕利斯特-基利安综合征,高前额,粗面,头发稀疏,眼距宽,宽鼻梁有高腭穹,智力迟钝,肌张力丧失44

44基因组微阵列杂交分析程序ControlTestCo-HybridizationScanningDataAnalysisAluI/RsaICy3/Cy5labeling45

4546,XY/46,XY46,XX/46,XX46,XY/46,XX46,XX/46,XY47,XXX/46,XY47,XYY/46,XY全基因组模式46

46Log2ratio-2-10+1+215q11-13.1deletion(缺失)-2-10+1+2Log2ratio15q11-13.1duplication(重复)47

47-2-10+1+2Log2ratio4q34duplicationanddeletion(重复和缺失)-2-10+1+2Log2ratio7p21-22duplicationanddeletion(重复和缺失)48

48Xp22.31deletion(缺失)Fdel/FF/Fdel-2-10+1+2Log2ratioMdel/FF/Mdel-2-10+1+2Log2ratio49

49del(6)(q26q27)dup(6)(q24.1q25.3)del(6)(q26q27)14.6Mbdup9.95Mbdel9.45Mbdel6q缺失/重复50

506q缺失图51

51growthfailure,cardiacdefect,facialfeatures,earanomalies,thinupperlipDD,MR,microcephaly,shortstature,brainanomalies,seizure,hypotoniaPolymicrogyria,HetereotopiaSacral/anorectamalformationLimbdefect,cleftpalateCardiacdefects,genitalhypoplasia,shortneck,retinalabnormalitiesCNSmalformation,bullbousnose,downslantedfissures,lowearset,ectrodactylyLowernasalbridge,epicanthalfolds,prominentmalformedears,antevertednares,micrognathiaNophenotypedevelopmentaldelay,craniofacialdysmorphology,andfunctionaleyedisordersTransientneonataldiabetes,paternaluniparentaldisomy(UPD)6q缺失的表型图52

526q缺失综合征53

536p缺失综合征54

54AbnormalFemalewithadeletionof6p22.3-p24.3arr6p24.3-p22.3(7618718-20509888)x16p缺失综合征55

55AbnormalFemalewithadeletionof6p22.3-p24.3arr6p24.3-p22.3(7618718-20509888)x16p缺失综合征56

56并指肌无力颌后缩颜口面裂低位耳增生心,脑,肾功能异常的各种缺陷6p缺失综合征57

57AbnormalFemalewithaduplicationof12p13.33-12q13.11arr12p13.33-q13.11(20691-45437922)x3帕利斯特-基利安综合征--嵌合四体12p58

58AbnormalFemalewithaduplicationof12p13.33-12q13.11arr12p13.33-q13.11(20691-45437922)x3帕利斯特-基利安综合征--嵌合四体12p59

59帕利斯特-基利安综合征--嵌合四体12p60

60高前额,粗面,头发稀疏,眼距宽阔,内眼角的皮肤褶折过度,宽鼻梁有高腭穹,智力迟钝,肌张力丧失dcx帕利斯特-基利安综合征--嵌合四体12p61

61帕利斯特-基利安综合征族帕利斯特-基利安综合征--嵌合四体12p62

62多聚酶链反应-PCR63

63Lo,Y.M.D.etal.Prenataldiagnosis,NATUREREVIEWS|GENETICS,2019多聚酶链反应(PCR)64

64Figure1Schematicrepresentationofthenon-invasivedetectionoffetalDownsyndromeviatheanalysisofplacentallyderivedPLAC4cf-RNA.cff-RNA,placentallyderivedcell-freefetalmessengerRNA;mRNA,messengerRNA;MS,massspectroscopy;RT-PCR,real-timepolymerasechainreaction;SNP,singlenucleotidepolymorphism.图1图示胎儿唐氏综合症的非侵入性的侦查通过对胎盘的获得的PLAC4锎核糖核酸的分析。Cff-RNA酸，胎盘的获得的无细胞胎儿cf-RNA;mRNA，RNA;MS，质谱分析;RT-PCR，实时聚合酶链反应;SNP，唯一核苷酸多形性。多聚酶链反应(PCR)65

65Figure2Schematicrepresentationofthenon-invasivedetectionoffetaltrisomy18viatheanalysisoepigeneticallymodifiedmaspinsequences.cff-RNA,placentallyderivedcell-freefetalmessengerRNA;MS,massspectroscopy;PCR,polymerasechainreaction.多聚酶链反应(PCR)66

66DNARNASERPINB5PLAC4多聚酶链反应(PCR)PlacentalbloodMother’sblood67

67赖特cf和奇蒂储蓄，无细胞胎儿dna和rna母血：更安全的产前检查的影响WrightCFandChittyLS,Cell-freefetalDNAandRNAinmaternalblood:implicationsforsaferantenataltesting.BMJ2009;339:b2451多聚酶链反应(PCR)68

68全基因组测序WholeGenomeSequencing69

69Sangersequencing:capillaryelectrophoresis全基因组测序70

70454sequencing:pyrosequencinginhigh-densitypicoliterreactors全基因组测序71

71Illumina/Solexa:sequencingbysynthesisofsingle-moleculearrayswithreversibleterminators全基因组测序72

72Illumina/Solexa:sequencingbysynthesisofsingle-moleculearrayswithreversibleterminators全基因组测序73

73Illumina/Solexa:sequencingbysynthesisofsingle-moleculearrayswithreversibleterminators全基因组测序74

74Illumina/Solexa:sequencingbysynthesisofsingle-moleculearrayswithreversibleterminators全基因组测序75

75ABI/SOLiD:massivelyparallelsequencingbyligation全基因组测序76

76ABI/SOLiD:massivelyparallelsequencingbyligation全基因组测序77

77Fullwood,etal,GenomeRes,2009全基因组测序78

78全基因组测序79

79全基因组测序80

80Fullwood,etal,GenomeRes,2009全基因组测序81

81谢谢THANKYOU82

822022/10/2283.