產前超聲診斷先天性心臟病胎兒的基因特征

梁博誠,羅丹丹,羅彩群,譚 瑩,歐陽淑媛,廖伊梅,袁 鷹,文華軒,李勝利*

(1.南方醫科大學第一臨床醫學院,廣東 廣州 510515;2.深圳市婦幼保健院超聲科,3.母胎醫學中心,4.醫學遺傳中心,廣東 深圳 518028)

新生兒先天性心臟病(congenital heart disease, CHD)是導致圍產期新生兒死亡的主要原因之一,在活產兒中的發病率約1%;其中遺傳性因素所致者約占35%,且多預后不佳[1-3]。遺傳學檢查和遺傳咨詢對于產前診斷CHD至關重要,且直接影響是否終止妊娠及制定產前監測、圍產期護理等決策[4]。目前產前常用檢測胎兒基因技術包括染色體核型分析、染色體微陣列分析(chromosomal microarray analysis, CMA)及全外顯子測序(whole-exome sequencing, WES)[5]。本研究觀察產前超聲診斷CHD胎兒的基因特征。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2014年12月—2022年12月于深圳市婦幼保健院經產前超聲診斷CHD并接受基因檢測的613胎單胎胎兒,孕婦年齡20～47歲、平均(30.7±4.5)歲,接受侵入性產前診斷時孕周12～38周、平均(23.9±3.5)周;其中572胎接受羊水穿刺、6胎接受絨毛膜活檢,終止妊娠后對35胎行臍帶基因檢測。本研究經院倫理委員會批準[SFYLS(2022)068];檢查前孕婦及家屬均知情同意。

1.2 儀器與方法

1.2.1 產前超聲 采用Samsung WS80A/Samsung HERAXW10A彩色多普勒超聲儀、頻率4.0～6.0 MHz凸陣探頭。囑孕婦仰臥,由2名具有15年及以上工作經驗的超聲醫師掃查胎兒心臟,采集標準四腔心、左心室流出道、右心室流出道、三血管及三血管氣管切面二維超聲圖像及CDFI,必要時掃查其他切面。參考文獻[6]方法將胎兒心臟結構異常分為8類,即圓錐動脈干畸形(conotruncal defect, CTD)、心內膜墊缺損(endocardial cushion defect, ECD)、靜脈系統畸形、左/右心室流入道畸形、心臟腫瘤、內臟反位、心肌異常及復合畸形(存在2種及以上上述異常);根據是否合并心外畸形分為非孤立性與孤立性CHD,將后者進一步分為合并胸腺發育不良、泌尿系統畸形、神經系統畸形、宮內發育遲緩、顏面部畸形、骨骼系統畸形、消化道畸形或呼吸系統畸形。見圖1。

圖1 法洛四聯癥胎兒,孕婦29歲,孕22周 A.左心室流出道切面圖示主動脈騎跨(白箭示升主動脈、紅箭示降主動脈); B.肺動脈分叉切面圖示左肺動脈0.29 cm(黃箭),右肺動脈0.26 cm(紅箭); C.右心室流出道切面圖示主肺動脈寬0.58 cm(箭); D.左心室流出道切面CDFI示室間隔處過隔血流(箭)

1.2.2 基因檢測 染色體核型分析和/或CMA：與深圳市婦幼保健院醫學遺傳中心內部數據庫,以及Database of Genomic Variants(http：//dgv.tcag.ca/dgv/app/home)、Database of Chromosomal Imbalance and Phenotype in Humans Using Ensembl Resource(https：//www.deciphergenomics.org/)、Online Mendelian Inheritance in Man(https：//www.omim.org/)、International Standards for Cytogenomic Arrays(https：//clinicalgenome.org/)及International Standards for Cytogenomic Arrays(https：//www.clinicalgenome.org/)數據進行對比,判斷胎兒染色體結構變異,包括良性拷貝數變異(copy number variations, CNV)、臨床意義不明確的CNV(variants of uncertain significance, VUS)、致病性/可能致病性CNV(pathogenic CNV/likely pathogenic CNV, P/LP)及非整倍體;提示良性CNV或VUS時,建議孕婦接受WES檢查;WES：采用QIAGEN血液試劑盒提取羊水/胎兒血液/臍帶血/其他組織來源基因組DNA,以Berry nano WES芯片捕獲并富集約20 000個基因的外顯子及側翼內含子序列中的DNA序列,于Illumina Novaseq平臺進行DNA測序,以Seqmax軟件分析生物學信息。以實驗室自創數據庫搜索導致疾病的DNA變異,并根據ACMG指南[7]進行分類。見圖2。

圖2 經產前超聲診斷CHD胎兒基因檢測流程示意圖

1.3 統計學分析 采用SPSS 28.0統計分析軟件。以Fisher精確概率法比較計數資料。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 染色體核型分析和/或CMA 479胎接受染色體核型分析及CMA,60胎(60/479,12.53%)基因檢測顯示異常;134胎僅接受CMA,4胎(4/134,2.99%)基因檢測異常。613胎中,非整倍體及P/LP檢出率分別為5.06%(31/613)及5.38%(33/613)。

613胎中,568胎為孤立性、45胎為非孤立性CHD,其中分別有40胎(40/568,7.04%)及15胎(15/45,33.33%)染色體核型分析和/或CMA異常,差異有統計學意義(P<0.01);26胎(26/568,4.58%)及5胎(5/45,11.11%)非整倍體異常,差異無統計學意義(P>0.05);23胎(23/568,4.05%)及10胎(10/45,22.22%)P/LP異常,差異有統計學意義(P<0.01)。

613胎中,41胎為復合型、572胎為非復合型CHD,前者染色體核型分析和/或CMA異常檢出率(10/41,24.39%)高于后者(54/572,9.44%)。復合型CHD中,CTD合并靜脈系統畸形染色體核型分析和/或CMA異常檢出率最高(4/13,30.77%);非復合型CHD中,內臟反位染色體核型分析和/或CMA異常檢出率最高(1/4,25.00%)。其中11胎為21-三體綜

合征包括5胎合并ECD(5/11,45.45%);7胎為18-三體綜合征,3胎合并CTD(3/7,42.86%)、6胎合并ECD(85.71%);33胎22q11.2微缺失均合并CTD(33/33,100%)。

568胎孤立性CHD中,21-三體綜合征在非整倍體異常中檢出率最高(11/26,42.31%),22q11.2微缺失(5/23,21.74%)在P/LP異常中檢出率最高;45胎非孤立性CHD中,18-三體綜合征(2/5,40.00%)及22q11.2微缺失(3/10,30.00%)分別在非整倍體異常及P/LP異常中檢出率最高。

45胎非孤立性CHD中,合并發育遲緩與骨骼系統畸形、發育遲緩與泌尿系統畸形、胸腺發育不良與顏面部畸形、神經系統與泌尿系統畸形各1胎,且均存在染色體核型分析和/或CMA異常;其余41胎合并單一系統心外畸形,染色體核型分析和/或CMA在合并胸腺發育不良、神經系統畸形、泌尿系統畸形、發育遲緩、顏面部畸形、骨骼系統畸形、消化道畸形及呼吸系統畸形的非孤立性CHD胎兒中檢出分別3胎(3/5,60.00%)、1胎(1/3,33.33%)、3胎(3/9,33.33%)、2胎(2/10,20.00%)、1胎(1/5,20.00%)異常,而在4胎合并骨骼系統畸形、4胎合并消化道畸形及1胎合并呼吸系統畸形中未見異常。見表1。

表1 產前診斷CHD胎兒的染色體核型分析和/或CMA異常(胎)

2.2 WES 40胎因染色體核型分析和/或CMA提示VUS及良性CNV而接受WES,其中3胎P/LP(表2)、3胎VUS,34胎為良性CNV。

表2 3胎P/LP胎兒WES結果

經染色體核型分析和/或CMA及WES檢查共發現32胎VUS;進一步親系驗證結果顯示15胎為家族性變異、17胎為新發變異。之后13名孕婦及家屬選擇終止妊娠;19名繼續妊娠,新生兒均未見嚴重畸形。

3 討論

產前超聲發現胎兒組織結構異常時,通常需要進行染色體核型分析、CMA及WES等基因檢測。CMA用時短、性價比高,對CNV變異較敏感,臨床應用廣泛。

本研究納入613胎產前超聲診斷CHD胎兒,對479胎行染色體核型分析及CMA、對134胎僅行CMA,結果顯示前者基因異常檢出率(60/479,12.53%)高于后者(4/134,2.99%),提示CMA聯合染色體核型分析可檢出更多異常。對40胎染色體核型分析和/或CMA提示良性CNV或VUS CHD胎兒行WES,將3胎分別診斷為DDS、ALGS及結節性硬化癥,提示對于初步基因檢測陰性樣本行WES可獲得更多信息,提高產前基因檢測準確率。19胎WES結果為VUS的CHD胎兒繼續妊娠,新生兒均無嚴重畸形,提示對基因檢測結果為VUS的CHD胎兒應謹慎處理,避免過度解讀。

ZHANG等[8]報道,產前診斷胎兒CHD的1 035胎中,CMA基因異常檢出率為9.76%(101/1 035),

包括非整倍體檢出率4.83%(50/1 035)及P/LP檢出率5.31%(55/1 035)。本研究染色體核型分析和/或CMA異常檢出率為10.44%(64/613),非整倍體及P/LP檢出率分別為5.06%(31/613)及5.38%(33/613),與既往研究[8]結果相符。

本研究對比不同類型心臟結構異常胎兒基因檢測結果,發現染色體核型分析和/或CMA異常檢出率在復合型高于非復合型CHD胎兒(24.39%vs.9.44%);復合型CHD胎兒中,非整倍體與P/LP檢出率在CTD合并靜脈系統畸形胎兒中檢出率高達23.08%(3/13)及7.69%(1/13),而在單純CTD中僅分別為3.68%(13/353)及5.38%(19/353),以上結果提示,CTD合并其他類型心臟結構異常時,基因檢測異?？赡苄愿?。

21-三體綜合征與18-三體綜合征胎兒常合并CTD及ECD[9];22q11.2微缺失與迪格奧爾格綜合征(DiGeorge syndrome)、腭心面綜合征及椎干畸形面容異常綜合征(conotruncal anomaly face syndrome, CAFS)等發生有關,且常伴CTD[10-11]。本組孤立性與非孤立性CHD胎兒中,染色體核型分析和/或CMA提示非整倍體異常檢出率最高者分別為21-三體綜合征(11/26,42.31%)及18-三體綜合征(2/5,40.00%),且11胎21-三體綜合征中5胎合并ECD(5/11,45.45%);P/LP異常檢出率最高者均為22q11.2微缺失,且上述胎兒均合并圓錐動脈干畸形(33/33,100%)。

綜上所述,胎兒CHD、尤其合并心外畸形者存在基因異?？赡?CTD胎兒合并其他類型心臟結構異常時,基因異?？赡苄愿?。相比CMA,染色體核型分析聯合CMA更有助于發現基因異常,產前超聲發現胎兒CHD時,應及時建議行染色體核型分析及CMA。

利益沖突：全體作者聲明無利益沖突。

作者貢獻：梁博誠研究設計和實施、查閱文獻、數據分析、撰寫文章;羅丹丹指導、修改文章;羅彩群指導、審閱文章;譚瑩研究設計;歐陽淑媛研究實施;廖伊梅和袁鷹經費支持;文華軒圖像處理;李勝利研究設計和實施、指導、修改和審閱文章、經費支持。