基因组病诊断及产前诊断课件.pptx

1、基因组病诊断及产前诊断基因组病诊断及产前诊断目目 录录ONTENTS12345目目 录录ONTENTS12345遗传病的分遗传病的分类类 染色体病 基因组病 单基因病 多基因病 线粒体病 体细胞突变基因组病定基因组病定义义 19981998年由年由LupskiLupski提出，是指由于人类基因组自身提出，是指由于人类基因组自身结结 构的构的特征性特征性导致基因组导致基因组DNADNA结构重组而引发的一系结构重组而引发的一系列列 疾病疾病。突变类型：缺失、重复、插入、倒位、易位等突变类型：缺失、重复、插入、倒位、易位等。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

2、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。拷贝数变异拷贝数变异（Copy Number Variations,CNVs）正常正常人类基因组构成成人类基因组构成成分分 是成对存在，即是成对存在，即2份拷份拷贝贝当基因组片段出现当基因组片段出现缺失缺失或或 重复重复时，导致时，导致CNVCNVCNV突变机突变机理理 非等位同源重组非等位同源重组(NAHR)(NAHR)由两条同源的、但在基因组不同位置重复出现的、由两条同源的、但在基因组不同位置重复出现的、高高度相似性的度相似性的DNADNA序列配对并发生序列交换造成的序列配对并发生序列交换造成的。非等位同

3、源末端连接非等位同源末端连接(NHEJ)(NHEJ)可以发生在细胞周期的各个时相，为可以发生在细胞周期的各个时相，为DNADNA双链断裂双链断裂的的 修复机制，产生一些结构简单的修复机制，产生一些结构简单的CNVCNV 复制叉停滞和模板转换复制叉停滞和模板转换(Fos(Fos Tes)Tes)基于基于DNADNA复制过程的复制错误机制，产生含复杂结复制过程的复制错误机制，产生含复杂结构构 的的CNVCNVCNVCNV致病机致病机制制 剂量效应（包含剂量敏感基因剂量效应（包含剂量敏感基因）基因破坏（基因功能丧失基因破坏（基因功能丧失）基因融基因融合合 位置效应（致病基因的调控元位置效应（致病基因

4、的调控元件件 破坏和转录因子分离破坏和转录因子分离）隐性缺陷基因暴隐性缺陷基因暴露露20042004年年CNVCNV被首次发现导致出生缺陷等重大疾病，预测被首次发现导致出生缺陷等重大疾病，预测CNVCNV与与15%15%的人类遗传的人类遗传病病 相关联相关联。孤独孤独症症精神分裂精神分裂症症家族性高胆固醇血家族性高胆固醇血症症狼疮性肾狼疮性肾炎炎CNVCNV与人类疾病密切相与人类疾病密切相关关常见临床表型常见临床表型：生长生长发育异发育异常常 特殊面特殊面容容内分泌异内分泌异常常 治疗和预后治疗和预后：无有效的根治办法无有效的根治办法;对症治疗，预后差对症治疗，预后差。智力发育迟智力发育迟缓缓

5、 内脏器官畸内脏器官畸形形 精神行为改精神行为改变变基因组病临床表基因组病临床表型型出生缺陷重出生缺陷重点点 防控的疾防控的疾病病目目录录ONTENTS12345基因组病检测技基因组病检测技术术 高分辨染色体显带技高分辨染色体显带技术术 荧光原位杂交荧光原位杂交（FISH）多重连接依赖式探针扩增多重连接依赖式探针扩增（MLPA）实时荧光定实时荧光定量量 PCR技术技术（real-time PCR)微阵列（微阵列（CMACMA）技术）技术:Array-CGH、SNParray 高通量测序技术（高通量测序技术（NGS）:CNV-seq .定义定义 又称为基因芯片技术，是指将成百上千甚至数万个寡核苷

6、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酸 或或DNADNA片段密集有序地排列在硅片、玻璃片、聚丙烯或者尼龙固片段密集有序地排列在硅片、玻璃片、聚丙烯或者尼龙固相相 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数 据分析，以确定待测样本据分析，以确定待测样本DNADNA的剂量有无改变的剂量有无改变。染色体微阵列技染色体微阵列技术术染色体微阵列芯片分染色体微阵列芯片分类类染色体芯染色体芯片片SNP芯芯片片AffymetrixIlluminaaCGH芯芯片片Agilent技术原技术原理理技术平技术平台台aCGHaCGH比

7、较基因组杂比较基因组杂交交不能检测三倍体不能检测三倍体！SNP Array基因芯基因芯片片可检测可检测LOLOH H 及三倍及三倍体体微阵列芯片的类型和分辨率及应用范微阵列芯片的类型和分辨率及应用范围围J Int Reprod Health/Fam Plan,2014,33:157-161,210.湖南省妇幼基因芯片检测平湖南省妇幼基因芯片检测平台台基于二代测序技术对样本基于二代测序技术对样本DNA进行全基因组测序（进行全基因组测序（0.1X），测序结果与），测序结果与人人 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

8、在的染染 色体相关异常色体相关异常。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低深度全基因组测序（CNV-seq）CNV-seq技术优技术优势势诊断效能好：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度 芯片，成本更低芯片，成本更低；无需细胞培养，报告周期短无需细胞培养，报告周期短；通量高：一次上机通量高：一次上机70-80个样本个样本；操作方便简单

9、：操作方便简单：4小时完成小时完成96个样本建库个样本建库；样本需求量少：实现样本需求量少：实现1 ml羊水样本即可完成一次检测羊水样本即可完成一次检测。CNV-seq技术局限技术局限性性无法对杂合性缺失（无法对杂合性缺失（AOH）（包括单亲二倍体）（包括单亲二倍体（UPD）无法对单个碱基突变及小片段缺失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重复所导致的单基因疾病进进 行检行检测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，需要结合合 核型分析进行诊核型分析进行诊断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技术原

10、理的局限性，无法对人类基因组高度重复区域进行检测测核型分核型分析析微阵列分析微阵列分析（CMACMA）CNV-seqCNV-seq分辨分辨率率5Mb5Mb100Kb100Kb100Kb100Kb时时间间长（长（1 1周周）短（短（3 3天天）短（短（3 3天天）培培养养是是否否否否质质控控人人工工自动自动化化自动自动化化非整倍非整倍体体可可可可可可不平衡易不平衡易位位可可可可可可平衡易位、倒位平衡易位、倒位、插插入入可可否否否否组织嵌合组织嵌合体体可可可（可（20%20%）可（可（5%5%）三倍三倍体体可可SNP-ArraySNP-Array可可可可单亲二倍单亲二倍体体否否SNP-ArrayS

11、NP-Array可可否否通通量量低低较较高高高高成成本本低低高（高（12001200元元）较高（较高（800800元元）基因组拷贝数变异检测技术的比基因组拷贝数变异检测技术的比较较目目 录录ONTENTS12345CMACMA在核型正常超声异常胎儿检出率提高在核型正常超声异常胎儿检出率提高6%6%；在超声正常核型也正常的胎儿；在超声正常核型也正常的胎儿异异 常检出有常检出有1.7%1.7%。因此，产前诊断中，当超声发现异常时使用。因此，产前诊断中，当超声发现异常时使用CMACMA检测更有利检测更有利。2013年年12月，美国妇产科医师协会月，美国妇产科医师协会（ACOG）和母和母胎胎 医学会医

12、学会(SMFM)发布了发布了“染色体微阵列技术在产前染色体微阵列技术在产前诊诊 断方面应用的指南断方面应用的指南（No.581）。2013年之前，年之前，ACOG和和SMFM推荐推荐CMA检测作为检测作为染色体正染色体正常常 但超声异常的附加检测项目但超声异常的附加检测项目，直到，直到2013年底发布了相关年底发布了相关指指 南南。推荐内推荐内容容胎儿有胎儿有一项或多项超声结构异常一项或多项超声结构异常的，且做侵入性产前诊断的，的，且做侵入性产前诊断的，CMACMA检检 测可替代染色体核型分析测可替代染色体核型分析。胎儿胎儿结构未见异常结构未见异常，但做侵入性产前诊断的，可，但做侵入性产前诊断

13、的，可同时做胎儿核型分同时做胎儿核型分析析 和和CMACMA检测检测。CMACMA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，该检检 测不应测不应只局限于只局限于3535岁以上的妇女岁以上的妇女。对于对于胎死宫内或死产的胎儿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，当需要做细胞遗传学鉴定时，推荐使用用 胎儿组织做胎儿组织做CMACMA，因为可以提高检测成功率，及异常检出率，因为可以提高检测成功率，及异常检出率。CMA 技术的临床应用适应证和禁忌技术的临床应用适应证和禁忌证证1.产前超声检查发现产前超声检查发现胎儿结构异

14、常是进胎儿结构异常是进行行 CMA 检查检查的的 适应证适应证，建议在胎儿染色体核型分析的基础上进行，建议在胎儿染色体核型分析的基础上进行，如如 核型分析正常，则建议进一步核型分析正常，则建议进一步行行 CMA 检查检查。2.对于对于胎死宫内或死产胎死宫内或死产、需行遗传学分析者，建议对、需行遗传学分析者，建议对胎胎 儿组织儿组织行行 CMA 检测，以提高其病因的检出率检测，以提高其病因的检出率。3.对于胎儿对于胎儿核型分析结果不能确定核型分析结果不能确定染色体畸变情况时染色体畸变情况时，建议采建议采用用 CMA 技术进行进一步分析以明确诊断技术进行进一步分析以明确诊断。4CMA 应用于评估早

15、、中孕期应用于评估早、中孕期胎儿丢失胎儿丢失原因的研究原因的研究数数 据积累不足，据积累不足，暂不推荐使用暂不推荐使用。5CMA 技术（技术（特指具特指具有有 SNP 探针的平台探针的平台）对于异）对于异常常 细胞比例细胞比例30%的嵌合体检测结果比较可靠的嵌合体检测结果比较可靠，反之，反之，对对 异常细胞比异常细胞比例例 58Mb），），对对 于这类基因组病存在漏诊的风险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，建因此，行介入性产前诊断时，建议议染色体核型分析染色体核型分析+基因芯片基因芯片检测，排除染色体病及基因组病检测，排除染色体病及基因组病。由人类5号染色体短臂部分缺失引

16、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）。CDCS最典型的表现为新生儿期尖锐的、猫叫样哭声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 常低于常低于20。本病的特殊面容包括小头、圆脸、宽眼距、内眦赘皮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、低耳位眼睑下垂、斜视、小下颌、低耳位等等。大部分

17、患儿有多动症，注意力不能集中大部分患儿有多动症，注意力不能集中。CDCSCDCS病病例例病史：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 CMACMA检测发现临床意义不明的检测发现临床意义不明的VOUSVOUS时，需建议行父母芯片时，需建议行父母芯片对对 照照；来源于父母的较大片段缺失或重复，需详细询问父母临来源于父母的较大片段缺失或重复，需详细询问父母临床床 表型，指导妊娠结表型，指导妊娠结局局病

18、例提病例提示示小小结结基因组病通常发病率基因组病通常发病率较低较低，但临床表型，但临床表型严重严重，常，常伴有精神运动发伴有精神运动发育育 落后、多发畸形等落后、多发畸形等；多数为患儿多数为患儿新发新发的，理论上同胞再发风险的，理论上同胞再发风险较低较低；基因组病患者双；基因组病患者双亲亲 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重 排的生殖细胞嵌合现象，可增加同胞再发风险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：常用的检测技术为：CMACMA及及CNV-seqCNV-seq，每种技术都有其优势及局限，每种技术都有其优势及局限性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的 检测前和检测后遗传咨检测前和检测后遗传咨询询