嵌合体形成及其对产前筛查及诊断结果的影响

国际妇产科学杂志2018年2月第45卷第1期JIntObstetGynecol，February2018，Vol.45，No.1··嵌合体形成及其对产前筛查及诊断结果的影响郭颖，常颖，陈叙吟【摘要】随着细胞分子生物学时代的来临，产前筛查和诊断方法也随之发生改变，更多的数据需要正确解读，这对产前诊断医生无疑是一项挑战。其中，染色体嵌合是影响产前筛查与诊断准确性的重要因素之一，受母亲、父亲以及胎盘等多种因素影响，人类普遍存在染色体嵌合，嵌合形成的主要原因是有丝分裂期染色体错误分离。受多种因素的影响，嵌合的临床表现对每个个体都具有唯一性。嵌合对产前筛查和诊断的影响主要为2个方面：淤母血中胎儿游离细胞DNA（cell-freefetalDNA，cfDNA）筛查（无创产前筛查）。虽然大量文献报道无创产前筛查对于圆员，员愿，员猿三体有较高的检出率，但由于其检测的母血中cfDNA来源于胎盘，并非真正的胎儿自身DNA，因此当发生胎盘局限性嵌合时会严重影响无创产前筛查结果的准确性。于绒毛染色体核型分析提示存在嵌合时需要行羊膜腔穿刺进行验证。总之，正确认识染色体嵌合的起源、机制和临床结果，可以为病人提供更多有价值的遗传信息，是做好产前筛查与诊断工作并提供遗传咨询的重要前提。【关键词】产前诊断；染色体；嵌合体；羊膜腔穿刺术；产前筛查TheFormationofChromosomeMosaicismandItsInfluenceforPrenatalScreeningandDiagnosisGUOYing,CHANGYing,CHENXu.TianjinMedicalUniversity,Tianjin300070,China渊郧哉韵再蚤灶早冤曰TianjinCentralHospitalofGynecologyObstetrics,Tianjin300100,China渊悦匀ANGYing,CHENX怎冤Correspondingaut澡燥则院CHENXu,E-ma蚤造院糟[e-mail]揖Abstract铱Withtheadventofcell-molecularbiology,prenatalscreeninganddiagnosticmethodshavealsochanged,andmoredataneedtobeinterpretedcorrectly袁whichisachallengeforprenataldiagnosisdoctors.Amongthem,chromosomemosaicismisoneofthemostimportantfactorsthataffecttheaccuracyofprenatalscreeninganddiagnosis.Chromosomemosaicismisprevalenceinhumanandaffectedbymanyfactors,suchasmother,father,placentalandotherfactors.Themainreasonfortheformationofmosaicismischromosomalerrorseparationinmitotic.Theclinicalmanifestationsofmosaicismareaffectedbyavarietyoffactors,andtheirclinicaloutcomesareuniquetoeachindividual.Theeffectofmosaicismonprenatalscreeninganddiagnosisaremainlyintwoaspects:淤Screeningofcell-freefetalDNA(cfDNA)inmaternalblood.Althoughalargenumberofrelatedliteraturereporteditshigherdetectionratefor21,18,13trisomy,whilecfDNAfromtheplacenta,andconfinedplacentalmosaicismisanimportantfactoraffectingtheaccuracyoftheresults.于Ifthechronickaratypeismosaicism袁amniocentesisisrequiredforfutherconfirmation.Inconclusion,understandingtheorigin,mechanismandclinicaloutcomeofchromosomemosaicismcorrectly,canprovidepatientswithmorevaluablegeneticinformation,andit忆simportanceforprovidinggeneticcounselinginprenatalscreeninganddiagnosis.揖Keywords铱Prenataldiagnosis曰Chromosomes曰Chimera曰Amniocentesis曰Prenatalscreening渊JIntObstetGynecol袁2018,45院14-18冤基金项目：天津市科技计划项目（17YFZCSY00830）作者单位：300070天津医科大学（郭颖）；天津市中心妇产科医院（常颖，陈叙）通信作者：陈叙，E-mail：[e-mail]吟审校者·综述·染色体嵌合体是指一个个体中同时存在两种或两种以上细胞系，在整个人类受精卵植入前后普遍存在，可导致遗传异常、流产或者死胎，也影响产前筛查和诊断准确性。因此，了解嵌合的起源、机制和临床结果对于临床医生来说至关重要。本文重点介绍染色体嵌合的分类、机制及其对产前筛查或诊断的影响，从而正确认识产前筛查及诊断技术的局限性，更好地提供产前咨询服务。1染色体嵌合的分类及机制根据嵌合发生的时机，染色体嵌合分为广泛性嵌合和局限性嵌合。广泛性嵌合又称真正胎儿嵌合（truefetalmosaicism，TFM），发生于胚胎植入前或细胞分化之前，嵌合度在65%耀70%之间。这是由于检查位点是保证细胞正常有丝分裂的主要物质，然而14国际妇产科学杂志2018年2月第45卷第1期JIntObstetGynecol，February2018，Vol.45，No.1··在细胞第一次有丝分裂时检查位点尚不存在，故广泛性嵌合发生率较高。局限性嵌合是指嵌合仅存在于机体特定区域，例如大脑[1]、胎盘[2]和性腺等区域。因为胎盘组织的局限性嵌合体是与产前诊断最相关的因素，故本文主要论述局限于胎盘这一特定组织的嵌合。Bunnell等[3]于1978年首次报道了人类局限性胎盘嵌合（confinedplacentalmosaicism，CPM）的存在，即胎儿和胎盘之间细胞系核型存在差异。CPM约占所有胎盘组织的1%耀2%。染色体嵌合的机制主要包括：淤不分离（non-disjunction）：这种有丝分裂错误产生两个子细胞，一个是47条染色体（三体），另一个是45条染色体（单体）。随后，染色体嵌合从3个不同的细胞系开始，即原始的整倍体和两个产生的三体和单体的细胞系。然而，由于常染色体单体在细胞发育过程中几乎普遍致死，所以他们迅速减少到两个细胞系的嵌合。对于性染色体，所有这3种细胞系都可以耐受，但是单体X很少受到阴性选择[4]；于后期延滞（anaphaselagging）：形成原因包括姐妹染色单体未能与纺锤体有效结合或者姐妹染色单体与纺锤体结合但没能正常进入细胞，导致一个细胞中为该染色体的单体而另一个细胞中为相应染色体的二倍体；盂内复制（endoreplication）：又称为多倍体，发生于没有功能的细胞分裂周期，染色体虽然复制却没有发生胞质分离或者有丝分裂突然停止。Ioannou等[5]在研究胚胎发育的试验中，发现单体的发生概率要比三体高7倍，这表明后期延滞是人类胚胎植入前发生嵌合的主要原因；以上染色体嵌合机制同时会导致单亲二倍体（uniparentaldisomy,UPD）的产生，即两条染色体都来自于父亲或者母亲。UPD可能会通过不正确的印迹模式———父亲或母亲基因的差异表达，或者通过引起隐性疾病的纯合性而出现异常的医学表现[6]。UPD可以形成异源二倍体（来自亲本的两个同系物的序列）或同源二倍体（来自同一个亲本同源物的两个相同片段）。如果亲本是杂合的，则同源二倍体可以允许两个隐性突变的拷贝被传递。异源二倍体通常不会引起任何严重的异常，除非所涉及的区域中的基因经历了基因组印记。胚胎-胎儿组织分化在受精阶段的初期开始；胎儿本身很可能只来自囊胚细胞的一小部分（3/64），其余的细胞则形成胚外结构[7]。胎儿和胎盘中不同细胞系（正常和异常细胞系）的分布不仅取决于嵌合的类型，还取决于嵌合的时机和胚胎-胎儿定位：如果发生在胎儿和胚胎分离之前，则嵌合会在胎儿及胎盘中同时存在；如果发生在这个阶段之后，很可能只会局限在其中一个[8]。2影响嵌合体形成的因素影响嵌合体形成的因素主要体现在以下3个方面。淤父系因素：有丝分裂过程的中心体遗传于父亲，并负责人类胚胎的第一次有丝分裂[9]。精子形成的延迟可能导致受精卵合成和裂解延迟并可能引起非整倍体。因此，染色体非整倍体在严重男性因素导致的不孕症患者中更为普遍[10]。于母系因素：染色体分裂所需的线粒体和mRNA存储于卵母细胞。母亲年龄会影响线粒体功能，当线粒体功能发生减退时染色体的分离会受到影响[11]；此外，母亲高龄也会导致内聚分子降低[12]，从而使得染色体不均匀分离，并且因发生不均匀分离的时间和位置不同形成不同类型的嵌合体；相比于具有正常纺锤体的年轻女性，高龄妇女减数分裂时纺锤体可能表现为异常的形状从而发生更多的染色体异常。虽然高龄与染色体非整倍体的发生有关，但尚未发现其与嵌合的发生有关[13]。盂外界因素：外界因素也可导致染色体嵌合。如辅助生殖技术中，外源性促卵泡激素导致卵巢过度刺激，分裂期非整倍体的发生可增加。此外，胚胎体外培养的条件不同也可能导致嵌合体的差异。3影响嵌合临床结果的因素嵌合体导致的临床结果取决于多种因素，包括嵌合发生的时间以及是否持续传代等。Malvestiti等[14]研究表明，胚胎分裂期嵌合率约为15%耀90%。但绒毛活检（chorionicvillussampling，CVS）和羊膜腔穿刺诊断数据统计的嵌合率为1%耀2%。这说明在胚胎发育的后期阶段存在对抗嵌合的选择机制[15]。分裂初期的胚胎仅有4~8个细胞，由于细胞总数较少，这个时期发生嵌合的临床后果会更加明显。因此，同植入后嵌合相比，植入前嵌合对临床结局影响更大。其次，嵌合的临床结果与其累及的组织有关。例如CPM可能导致多种不良妊娠结局。胎盘局限性16三体的孕妇更易发生子痫前期[16]；CPM也可以导致胎儿生长受限（fetalgrowthrestriction，FGR）、流产等[17]。此外，嵌合的临床结果还与累及的染色体有关，甚至还取决于嵌合细胞系的分布及嵌合数量，或影响肌肉发育，或影响器官发育。如果一个个体只有少量肌肉细胞存在嵌合而大部分正常，那么这些异常细胞的影响可以被正常细胞掩盖，反之亦然。除了上述3种因素，一些特定的三体在特定的组15国际妇产科学杂志2018年2月第45卷第1期JIntObstetGynecol，February2018，Vol.45，No.1··织中更为常见，如13三体大多局限于细胞滋养层，而18三体和21三体大多局限于间质核心[13]。这表明在胎儿发育的某些阶段，存在一些针对特定染色体异常的选择。同样，每条染色体在不同的条件下和产前发育的不同时期都有不同的作用。例如，如果在CVS中检测到性染色体和13/18三体嵌合，则他们通常也会显示在胎儿谱系内，而圆，猿，苑和8号染色体三体的CPM与典型的不良事件无关，胎儿染色体的数目一般正常。综上所述，嵌合的临床结果较难解释的原因在于每个个体之间染色体的唯一性，即不同的个