新一代测序技术和其在产前诊断领域的临床应用

1、新一代测序技术和其在产前诊断领域的临床应用遗传病的分类染色体病： 多基因病单基因病：孟德尔遗传病 非典型遗传方式的单基因病 数目结构常规核型可见微缺失，微重复染色体病数目异常整倍体：四倍体：92XXXX，92XXXY三倍体：69XXX，69XYY ，69XXY非整倍体：单体型：45,X; 45XX,-21三体型：21-三体, 18-三体13-三体,47XXY(Klinefelter 综合征)四体型：48,XXXX; 48XXXY.染色体病结构异常倒位（inv）：9号染色体臂间倒位缺失（del）：猫叫综合征（5p-重复（dup）易位（t）：有无遗传物质的丢失 插入（ins）环形染色体（r）环形染

2、色体（r）双着丝粒染色体：（dic）假双着丝粒染色体（psu dic）染色体病的筛查与诊断环形染色体（r） 筛查血清学的筛查无创胎儿非整倍体检测 （NIPT) 诊断取胎儿细胞进行核型分析绒毛取样取羊水取脐带血基因芯片（CMA）全基因组测序 核型分析适用范围 主要针对染色体数目异常、大的结构异常核型分析是产前诊断的基础。需要对胎儿细胞进行培养（包括绒毛、羊水、脐带血）,其是羊水细胞培养有一定的难度。优点：价格便宜，直观、可以检查染色体数目异常及大的结构异常（5 Mb ）无法判断染色体上微小片段的缺失及重复异常。严重智力低下：100%， 小头畸形 50%枕骨扁平 53-82% 发际低 80%颈部皮

3、肤赘生皱褶 80% 无意识做鬼脸90%眼距宽，外眼角上斜80% 伸舌各种先心病手短、宽通贯手（双手）小耳朵鼻根低平21三体21-三体NT6mm鼻骨缺失/发育不全长骨短肾盂积水，单独不作为穿刺指征心脏缺陷肠道强回声：约7% 21-三体患儿21三体：NT厚，心脏畸形301新生婴儿中的发生率为13500-8000，父、母亲高龄女孩比男孩发生率高，约为3-41寿命平均70天 18三体综合征常为多发畸形18-三体18三体-多发畸形颜面部： 小下颌畸形、小眼、小嘴、小耳、耳位低颅脑畸形：草莓头 45%，颅后窝池扩大、Dandy- walker畸形、小脑小、脉络丛囊肿肢体畸形：特殊握拳姿势、挠骨发育不良、挠

4、骨缺如、拇 指发育不良、并指 等腹部畸形： 小的脐膨出、膈疝肾脏： 肾囊性发育不良、马蹄肾、肾积水心脏畸形： 室缺，房室共道畸形、右室双出口其他： 羊水过多，胎盘小，单脐动脉、脐带囊肿、 脐 静脉瘤、 FGR18-三体30130130113三体综合征（Pateau 综合征）发生率 1/5000多合并重要畸形颅脑畸形：小头畸形、前颅无裂畸形、 Dandy-walker畸形、颜面部畸形：独眼、长鼻、正中唇裂、 双侧唇裂肢体畸形：多指（趾）畸形心脏畸形：室缺、房室共道畸形、左心发育不良、 心室内强回声腹部畸形：脐疝、肾积水、多囊肾其他：FGR、羊水过多、胎儿水肿、NT厚 13-三体30岁23周B超发

5、现畸形： 前脑无裂、正中唇裂、心脏畸形（右心大、左心小）、单脐动脉、脐疝、多趾畸形 核型分析13-三体 301 性染色体异常Turner综合征：45，X 1/2500，女婴特征：FGR 颈部水囊瘤 原发性闭经、不孕，短颈、颈蹼、发迹低、身材矮小、肘外翻，15-50%合并心血管畸形 性染色体异常克氏征（klinefelter syndrome):47,XXY 男性新生儿发病率为1/600-800，与母亲高龄有关 表现：出生时表现正常，隐睾发生率高，身高较高，青春期中期出现睾丸功能紊乱，高促性腺激素性性腺功能低下，睾酮减少，除极个别情况外基本不育。超雌（47，XXX；48，XXXX；49，XXXX

6、X） 发病率1/1000女婴，与母亲高龄相关。 特征：外表正常，身材较高，智商较同胞稍低，语言能力差，社会适应能力差超Y : 47，XYY，48，XYYY，49，XYYYY 1/1000男婴 特征：出生时无异常，从2岁开始发育速度加快，身高比正常人高，智商略低于同胞，但在正常范围。部分脾气暴躁，有对抗性行为，犯罪主要与低智商有关。可生育正常后代。 性染色体异常微缺失重复的检测BoBs基因芯片全基因组测序Wolf-Hirschhorn 综合征 缺失具有特殊面容：头小而长前额突出。中线头皮缺陷。眼距宽内眦赘皮，鹫形鼻，高眉弓直通眉心，人中深、短下颌小而后缩。耳大且低，结构简单掌纹复杂，脚趾不规则生

7、长发育障碍、智力低下、肌张力减退、癫痫、先心病、骨骼畸形等各种异常 Williams-beuren(7q11.23)spanning 1.5 million to 1.8 million base pairs and containing 26 to 28 genes. 临床表型包括心血管疾病、特殊面容、神经行为异常和一过性婴儿期高钙血症 特征性面容：张嘴凸唇，鼻梁扁平，鼻孔朝天，长人中，小下颌，星状虹膜和斜视，牙齿缺失，牙釉质缺陷，牙齿稀疏，咬合不正。非凡的音乐才能Langer-Giedion（）（毛发-鼻-指（趾）综合征）Prader-Willi综合征隐睾-侏儒-肥胖-智力低下综合征 大部

8、分(70)有15q11q13父源缺失母源单亲二倍体（UPD）约占25少数(5)存在甲基化过程异常或单一致病的印记基因突变特征：临床以多食、肥胖、身材矮小、发育迟缓、出生后低张力、性腺功能低下以及生长激素缺乏为特征 糖尿病面容：颌小畸形，耳畸形，牙齿缺损，齿列异常Angelman 综合征快乐木偶综合征，天使综合征母源15q缺失 (约70)父源单亲二倍体Miller-Dieker 综合征（）无脑回、巨脑回胼胝体缺如面部异常小头、前额高低不平小鼻，伴鼻孔前倾，上唇有细小的朱红边线，耳位低，或后移隐睾、藏毛窦、第5指弯曲Smith-Magenis 综合征染色体17p112微缺失或RAI基因杂合性突变自

9、我伤害行为、痛阈低下；褪黑素分泌异常、昼夜睡眠颠倒、生物钟紊乱；喜将外物插入身体有孔部位，易怒。Age progression of female subjects with SMS. Typical SMS infant phenotype with tented upper lip and depressed nasal bridge at birth (a), at age 4 months (b), and with hand-clasping behavior at age 1 year (c) is shown. A white patch on the dorsum of lef

10、t forearm due to skin picking is illustrated in a toddler (also hand clasping) at age 2 years (d). The same individual at ages 13 years (e) and 20 years (f), and photos at 21 years of age illustrating open wounds and scarring on forearms from skin picking (g), brachydactyly and nail-yanking lesions

11、on hands (h), and feet with brachydactyly and nails damaged from nail yanking Digeorge 综合征缺失特殊面孔，如眼眶距离增宽，耳廓位置低且有切迹，上唇正中纵沟短颌小和鼻裂。常存在大血管异常，如法洛四联症和主动脉弓右位 染色体微阵列技术(CMA) CMA在全基因组水平进行扫描 可检测染色体不平衡的拷贝数变异(copy number variant，CNV)，尤其是对于检测染色体组微小缺失、重复等不平衡性重排等具有突出优势。可检测从几十到上千kb的基因组缺失或重复。其检测水平由所用探针序列大小及两种探针序列间的距离

12、决定 基于比较基因组杂交的微阵列(array-CGH) 基于单核苷酸多态性的微阵列(SNP array)。 可以检出单亲二倍体和三倍体产科、产前诊断领域的应用范围 对自然流产、胎死宫内、新生儿死亡等妊娠产物的遗传学检测。 对产前诊断中核型分析结果异常，但无法确认异常片段的来源和性质者进行DNA水平的更精细分析。 对产前超声检查异常而染色体核型分析结果正常的胎儿进一步行遗传学检测。局限性无法可靠地检出低水平的嵌合体无法检出平衡性染色体重排和大多数的基因内点突变aCGH检测平台无法检出三倍体CMA的阳性检出率仍然较低，对于超声检查发现结构异常但胎儿染色体核型正常的病例，目前CMA增加检出致病性CN

13、V的比例Ap.G1103Schr17-4826529914/14(0.50)hetAD二代测序结果301医院例2:孕23+5，双顶径，股骨长2.7cm,股骨弯曲，四肢短小301医院例5：30+3，胎儿股骨偏短 ，羊水过多 ，双顶径8.2 ，股骨长EVC基因在复合杂合初级纤毛相关遗传病分布在脊椎动物的多数细胞表面9+0结构，细胞天线感受到多种类型的信号，如光、机械能、渗透压、温度及激素等结构和功能改变可引起多种疾病罕见的一类遗传病涉及人体多种器官，如肾脏、脑部、四肢、眼部、耳、肝脏、骨骼等。包括多囊肾、肝胆疾病、多指/趾、胼胝体缺失、认知障碍、视网膜退化、后颅窝缺陷、骨骼异常、肥胖等初级纤毛相关

14、遗传病初级纤毛相关遗传病Mechel 综合征胎儿大体所见 显示枕骨缺损脑组织膨出，颈背部水肿 Meckel综合征胎儿大体解剖III-3 III-4MKS3基因突变Meckel 综合征-TCTN2基因突变 301医院Joubert 综合征临床症状包括肌张力减退、共济失调、精神发育迟缓及动眼运动障碍、新生儿呼吸异常等。脑部核磁标志性特征为“磨牙征”(小脑吲部发育不全或缺失，小脑上脚增宽，后颅窝加深的征象)。Joubert综合征相关病症 Joubert并不同程度的累及其它器官，主要是肾和眼，尚有多指、肝脏纤维化等。Joubert综合征 (JBTS) case：第一孩儿童医院诊断Joubert综合征二

15、代测序找到突变（CEP290)再次怀孕超声提示胎儿小脑蚓部缺失引产同时基因检测证实与先证者携带相同的基因突变多囊肾婴儿型多囊肾：PKHD1多囊肾可以是其它初级纤毛疾病的表型之一 case： 孕期胎儿双侧多囊肾，羊水少，怀疑婴儿型多囊肾，引产基因检测没有发现PKHD1突变，结果发现AHI1基因突变，此基因可以引起Joubert 综合征及Meckel 综合征提示发现多囊肾时要仔细检查其他部位，尤其是脑部全外显子组测序 先天性关节挛缩病例 两个异常孩子死亡，没有留下 DNA ？ 1500个基因，没有发现异常 全外显子组？AbstractSend to: Didnt get the message?

16、Find out why.See comment in PubMed Commons below Am J Hum Genet.Mutations in ECEL1 cause distal arthrogryposis type 5D.McMillin MJ1, Below JE, Shively KM, Beck AE, Gildersleeve HI, Pinner J, Gogola GR, Hecht JT, Grange DK, Harris DJ, Earl DL, Jagadeesh S, Mehta SG, Robertson SP, Swanson JM, Faustman

17、 EM, Mefford HC, Shendure J, Nickerson DA, Bamshad MJ; University of Washington Center for Mendelian GenomicsAbstractSend to: Didnt get the message? Find out why.See comment in PubMed Commons below Am J Hum Genet.Mutations in ECEL1 cause distal arthrogryposis type 5D.McMillin MJ1, Below JE, Shively

18、KM, Beck AE, Gildersleeve HI, Pinner J, Gogola GR, Hecht JT, Grange DK, Harris DJ, Earl DL, Jagadeesh S, Mehta SG, Robertson SP, Swanson JM, Faustman EM, Mefford HC, Shendure J, Nickerson DA, Bamshad MJ; University of Washington Center for Mendelian GenomicsAbstractSend to: Didnt get the message? Fi

19、nd out why.See comment in PubMed Commons below Am J Hum Genet.Mutations in ECEL1 cause distal arthrogryposis type 5D.McMillin MJ1, Below JE, Shively KM, Beck AE, Gildersleeve HI, Pinner J, Gogola GR, Hecht JT, Grange DK, Harris DJ, Earl DL, Jagadeesh S, Mehta SG, Robertson SP, Swanson JM, Faustman E

20、M, Mefford HC, Shendure J, Nickerson DA, Bamshad MJ; University of Washington Center for Mendelian GenomicsAm J Hum Genet. 2013 Jan 10;92(1):150-6. Mutations in ECEL1 cause distal arthrogryposis type 5D.Distal arthrogryposis (DA) syndromes are the most common of the heritable congenital-contracture

21、disorders, and 50% of cases are caused by mutations in genes that encode contractile proteins of skeletal myofibers. DA type 5D (DA5D) is a rare, autosomal-recessive DA previously defined by us and is characterized by congenital contractures of the hands and feet, along with distinctive facial features, including ptosis. We used