基因组病诊断及产前诊断课件.pptx
基因组病诊断及产前诊断,基因组病诊断及产前诊断,目录ONTENTS,1,2345,目录12,目录ONTENTS,1,2345,目录12,遗传病的分类,染色体病基因组病单基因病多基因病线粒体病体细胞突变,遗传病的分类染色体病,基因组病定义,1998年由Lupski提出，是指由于人类基因组自身结 构的特征性导致基因组DNA结构重组而引发的一系列 疾病。突变类型：缺失、重复、插入、倒位、易位等。,基因组病定义1998年由Lupski提出，是指由于人类基因组,定义: 由基因组发生重排而导致的,一般指长度1 kb 以上的基因 组大片段的拷贝数增加或者减少, 主要表现为亚显微水平的缺 失和重复，是基因组结构变异的重要组成部分。,拷贝数变异（Copy Number Variations, CNVs）,定义: 由基因组发生重排而导致的,一般指长度1 kb 以上的,正常人类基因组构成成分 是成对存在，即2份拷贝,当基因组片段出现缺失或 重复时，导致CNV,正常人类基因组构成成分 是成对存在，即2份拷贝当基因组片段出,CNV突变机理,非等位同源重组(NAHR) 由两条同源的、但在基因组不同位置重复出现的、 高度相似性的DNA序列配对并发生序列交换造成的。非等位同源末端连接(NHEJ) 可以发生在细胞周期的各个时相，为DNA双链断裂的 修复机制，产生一些结构简单的CNV复制叉停滞和模板转换(Fos Tes) 基于DNA复制过程的复制错误机制，产生含复杂结构 的CNV,CNV突变机理非等位同源重组(NAHR),CNV致病机制,剂量效应（包含剂量敏感基因）基因破坏（基因功能丧失）基因融合位置效应（致病基因的调控元件 破坏和转录因子分离）隐性缺陷基因暴露,CNV致病机制剂量效应（包含剂量敏感基因）,2004年CNV被首次发现导致出生缺陷等重大疾病，预测CNV与15%的人类遗传病 相关联。,孤独症,精神分裂症,家族性高胆固醇血症,狼疮性肾炎,CNV与人类疾病密切相关,2004年CNV被首次发现导致出生缺陷等重大疾病，预测CNV,常见临床表型： 生长发育异常 特殊面容内分泌异常治疗和预后：无有效的根治办法; 对症治疗，预后差。,智力发育迟缓 内脏器官畸形 精神行为改变,基因组病临床表型,出生缺陷重点 防控的疾病,常见临床表型： 生长发育异常 特殊面容智力发育迟缓 内脏器官,目录ONTENTS,1,2345,目录12,基因组病检测技术,高分辨染色体显带技术荧光原位杂交（FISH）多重连接依赖式探针扩增（MLPA）实时荧光定量 PCR技术（real-time PCR)微阵列（CMA）技术: Array-CGH、SNParray高通量测序技术（NGS）: CNV- seq .,基因组病检测技术高分辨染色体显带技术,定义 又称为基因芯片技术，是指将成百上千甚至数万个寡核苷酸 或DNA片段密集有序地排列在硅片、玻璃片、聚丙烯或者尼龙固相 支持物上，作为探针与研究样本进行杂交，再对荧光信号进行数 据分析，以确定待测样本DNA的剂量有无改变。,染色体微阵列技术,定义 又称为基因芯片技术，是指将成百上千甚至数万个寡核苷酸,染色体微阵列芯片分类,染色体芯片,SNP芯片,Affymetrix,Illumina,aCGH芯片,Agilent,技术原理,技术平台,染色体微阵列芯片分类染色体芯片SNP芯片Affymetrix,aCGH比较基因组杂交,不能检测三倍体！,aCGH比较基因组杂交不能检测三倍体！,SNP Array基因芯片,可检测LOH 及三倍体,SNP Array基因芯片可检测LOH 及三倍体,微阵列芯片的类型和分辨率及应用范围,J Int Reprod Health/Fam Plan,2014,33:157-161,210.,微阵列芯片的类型和分辨率及应用范围J Int Reprod,湖南省妇幼基因芯片检测平台,湖南省妇幼基因芯片检测平台,基于二代测序技术对样本DNA进行全基因组测序（0.1X），测序结果与人 类参考基因组进行比对，通过生物信息分析以发现受检样本可能存在的染 色体相关异常。利用高通量测序技术对 全基因组DNA进行测序,Can Alkan, Bradley P. Coe & Evan E. Eichler. Genome structural variation discovery and genotyping,低深度全基因组测序（CNV-seq）,基于二代测序技术对样本DNA进行全基因组测序（0.1X），测,CNV-seq技术优势,诊断效能好：对染色体病及基因组病的诊断效能优于中密度 芯片，成本更低；无需细胞培养，报告周期短；通量高：一次上机70-80个样本；操作方便简单：4小时完成96个样本建库；样本需求量少：实现1 ml羊水样本即可完成一次检测。,CNV-seq技术优势诊断效能好：对染色体病及基因组病的诊断,CNV-seq技术局限性,无法对杂合性缺失（AOH）（包括单亲二倍体（UPD）无法对单个碱基突变及小片段缺失/重复所导致的单基因疾病进 行检测无法发现染色体平衡易位、倒位等染色体结构异常，需要结合 核型分析进行诊断技术原理的局限性，无法对人类基因组高度重复区域进行检测,CNV-seq技术局限性无法对杂合性缺失（AOH）（包括单亲,基因组拷贝数变异检测技术的比较,核型分析微阵列分析（CMA）CNV-seq分辨率5Mb10,目录ONTENTS,1,2345,目录12,CMA在核型正常超声异常胎儿检出率提高6%；在超声正常核型也正常的胎儿异 常检出有1.7%。因此，产前诊断中，当超声发现异常时使用CMA检测更有利。,CMA在核型正常超声异常胎儿检出率提高6%；在超声正常核型也,2013年12月，美国妇产科医师协会（ACOG）和母胎 医学会(SMFM)发布了“染色体微阵列技术在产前诊 断方面应用的指南（No.581）。,2013年之前，ACOG和SMFM推荐CMA检测作为染色体正常 但超声异常的附加检测项目，直到2013年底发布了相关指 南。,2013年12月，美国妇产科医师协会（ACOG）和母胎 医学,推荐内容,胎儿有一项或多项超声结构异常的，且做侵入性产前诊断的，CMA检 测可替代染色体核型分析。胎儿结构未见异常，但做侵入性产前诊断的，可同时做胎儿核型分析 和CMA检测。CMA所检测的多数遗传变异与母亲年龄的增大并无关联，因此，该检 测不应只局限于35岁以上的妇女。对于胎死宫内或死产的胎儿，当需要做细胞遗传学鉴定时，推荐使用 胎儿组织做CMA，因为可以提高检测成功率，及异常检出率。,推荐内容胎儿有一项或多项超声结构异常的，且做侵入性产前诊断的,CMA 技术的临床应用适应证和禁忌证产前超声检查发现胎儿结构异常是进行 CMA 检查的 适应证，建议在胎儿染色体核型分析的基础上进行，如 核型分析正常，则建议进一步行 CMA 检查。对于胎死宫内或死产、需行遗传学分析者，建议对胎 儿组织行 CMA 检测，以提高其病因的检出率。对于胎儿核型分析结果不能确定染色体畸变情况时， 建议采用 CMA 技术进行进一步分析以明确诊断。 4CMA 应用于评估早、中孕期胎儿丢失原因的研究数 据积累不足，暂不推荐使用。5CMA 技术（特指具有 SNP 探针的平台）对于异常 细胞比例30% 的嵌合体检测结果比较可靠，反之，对 异常细胞比例 30% 的嵌合体结果不可靠。,2014年中国出台CMA应用于产前诊断的专家共识,CMA 技术的临床应用适应证和禁忌证2014年中国出台CMA,CNV-seq技术应用于产前诊断的专家共识,CNV-seq技术应用于产前诊断的专家共识,希望进行高分辨染色体检查以降低怀孕风险者；传统染色体已发现异常者，但是无法确定异常结构发生的位置或有 无基因剂量的增减者；胎儿超声检查存在结构异常；有先天性异常的家族史或已生育过先天性异常患儿，但传统核型分 析无法明确致病原因者。,染色体芯片产前应用适用对象,希望进行高分辨染色体检查以降低怀孕风险者；染色体芯片产前应用,妊1114周采用CVS进行早期的产前诊断，有利于家庭对于异常 结果尽早采取终止妊的决定；在妊1626周行羊膜腔穿刺术比较安全，相关的流产风险低于 1/10001/500；在妊26周以上行脐带血穿刺术，相关的流产风险约1/1002/100。,产前检测时间,妊1114周采用CVS进行早期的产前诊断，有利于家庭对于,CMA检测结果报告内容,染色体区带、详细的坐标CNV的大小变异类型：缺失？ 重复？CNV的性质（致病性？临床意义不 明？良性？）,CMA检测结果报告内容染色体区带、详细的坐标,CMA检测结果解读,2011年ACMG发布拷贝数变异结果判读标准和指南”,CMA检测结果解读2011年ACMG发布拷贝数变异结果判读标,CNV临床意义分类,未分类,可能致 病性,可能良性,致病性,临床意义 不明,良性,CMA检测结果可能会发现很多临床意义不明的变异（VOUs），在产前诊 断中最主要的难点对于这些VOUs的判读和解释。,CNV临床意义分类未分类可能致 病性可能良性致病性临床意义,UCSC数据库DECIPHER数据库ClinGen CNVs 数据库DGV数据库DGVa数据库OMIM数据库pubmed数据库,公共数 据库,DGV,OMIM,ClinGen,ClinVar,DECIPH ER,CNVs分析常用生物信息数据库,UCSC数据库公共数 据库DGVOMIMClinGenCli,目录ONTENTS,1,2345,目录12,数据库已收录的基因组 病约200余种；分布在每条染色体上， 较为多见的在15/16/17 号染色体，而19号及20 号染色体上相对较少https:/decipher.sanger.ac.uk/,基因组病在染色体上的分布,数据库已收录的基因组 病约200余种；基因组病在染色体上的分,常见微缺失/微重复综合征,综合征发病率染色体 区带最突出的临床特征22q11微缺失 综,目录ONTENTS,1,2345,目录12,22q11微缺失综合征(22q11 deletion syndrome),由人类染色体22q11.21-22q11.23区域杂合性缺失引起的 一类临床症候群；患病率约为1:4000，男女患病率无明显差异；是人类最常见的微缺失综合征；约90%病人可检测到22号染色体长臂近端染色体的微缺失。,22q11微缺失综合征(22q11 deletion syn,22q11微缺失综合征-分子遗传学,85-90%患者缺失区域靠近着丝粒端，大小约3Mb，此区又被称为 DiGeorge综合征染色体区（ DiGeorge syndrome chromosome region， DGCR），含有30余个基因8-10%患者仅缺失DGCR内靠近着丝粒端约1.5Mb的片段；2-3%患者为非典型缺失、基因 突变或者由染色体易位引起。,22q11微缺失综合征-分子遗传学85-90%患者缺失区域靠,22q11DS是多个具有相似临床表现、 相同遗传学发病机制 的综合征的总称,22q11微缺失相关综合征,22q11DS是多个22q11微缺失相关综合征,22q11微缺失综合征临床表现,共干心缺陷：动脉干狭窄，法洛四联症，室间隔缺损； 动脉弓缺陷：B型动脉弓离断,警惕22q11微 缺失综合征,22q11微缺失综合征临床表现共干心缺陷：动脉干狭窄，法洛四,Williams综合征,由人类染色体7q11.23区域杂合性缺失引起的一类临床症候群发病率：1:7500(挪威)、1:10000(德国)、1:20000(北美)绝大多数为新发病例，极少数属家族性遗传，男女发病率无 明显差异。家族性遗传者为常染色体显性遗传，外显率100%。先证者的表型正常的父母中有35-30%发生包括缺失区域在内 的染色体倒位。,Williams综合征由人类染色体7q11.23区域杂合性缺,Williams综合征-临床表现,主要的临床表现：心血管系统畸形 特征性面容内分泌异常 精神发育迟缓 认知困难等最常见为主动脉瓣上狭窄 ，见于75%的病人； 由于大动脉狭窄，常常合并高血压（40-70%）PogessinPedarcCadoogy20(2005)195liritirr205,Williams综合征-临床表现主要的临床表现：,病例小结,胎儿心血管畸形：如法洛氏四联症、室间隔缺损（膜 部）、主动脉弓离断、主动脉瓣狭窄等都可能与基因 组病相关；由于染色体显带技术的分辨率较低（58Mb），对 于这类基因组病存在漏诊的风险；因此，行介入性产前诊断时，建议染色体核型分析+ 基因芯片检测，排除染色体病及基因组病。,病例小结胎儿心血管畸形：如法洛氏四联症、室间隔缺损（膜 部）,由人类5号染色体短臂部分缺失引起的一类临床症候群。发病率为1/50 000-1/20 000，女性多于男性。缺失片段的大小可从5-40Mb不等，从5p15.2到整个5号染色短臂均 可能发生缺失。88%为新发的，约12%为家族性遗传（父母为平衡易位或倒位携带 者）。,由人类5号染色体短臂部分缺失引起的一类临床症候群。,CDCS最典型的表现为新生儿期尖锐的、猫叫样哭声。几乎所有患者均有严重智力低下及生长发育迟缓，IQ 常低于20。本病的特殊面容包括小头、圆脸、宽眼距、内眦赘皮、 眼睑下垂、斜视、小下颌、低耳位等。大部分患儿有多动症，注意力不能集中。,CDCS最典型的表现为新生儿期尖锐的、猫叫样哭声。,CDCS病例,病史：刘某，28岁，停经24周，不良孕产史孕18+周，中期唐氏筛查提示：21三体风险值为1/279孕24+周，四维超声提示：胎儿右侧侧脑室0.9cm生育史：G3P1存0，第1胎因先心病、膈疝引产，第2胎稽留 流产胎儿染色体核型：46，XN,CDCS病例病史：,CMA检测发现临床意义不明的VOUS时，需建议行父母芯片对 照；来源于父母的较大片段缺失或重复，需详细询问父母临床 表型，指导妊娠结局,病例提示,CMA检测发现临床意义不明的VOUS时，需建议行父母芯片对,小结,基因组病通常发病率较低，但临床表型严重，常伴有精神运动发育 落后、多发畸形等；多数为患儿新发的，理论上同胞再发风险较低；基因组病患者双亲 之一存在受累基因组区域的染色体平衡易位，或相关基因组结构重 排的生殖细胞嵌合现象，可增加同胞再发风险；常用的检测技术为：CMA及CNV-seq，每种技术都有其优势及局限性要求有专业人员对微阵列检测结果进行解读，为患者提供全方位的 检测前和检测后遗传咨询,小结基因组病通常发病率较低，但临床表型严重，常伴有精神运动,
