拷贝数变异（CNVs）是导致致病性常染色体异常的重要因素，并且可以在妊娠期间通过胎儿基因组进行识别。常规核型分析无法检测到的亚显微病变，在6%至7%具有异常超声表现的胎儿中被发现，在大约8%的新生儿中被识别，尤其是那些因先天性畸形和/或神经发育延迟而被转诊的病例。此外，任何类型的染色体不平衡在20%以上的超声异常妊娠中得到了证实。染色体异常还与产前和围产期并发症相关联。对遗传异常的深入了解有助于生育决策。进一步，早期干预可以为孩子和家庭带来更好的预后；然而，胎儿CNVs的识别方法仍在不断发展。
产前游离细胞DNA（cfDNA）筛查可用于识别染色体非整倍体和拷贝数变异（CNVs）风险较高的妊娠。胎盘来源的cfDNA与母体来源的cfDNA的比例，即胎儿游离DNA比例（FF）是影响产前cfDNA筛查效果的关键因素。因此，小型CNVs的检测依赖于患者样本中FF的量。尽管普遍认为≥5Mb的CNVs很可能是致病性的，且许多小于5Mb的CNVs也具有致病性，但目前唯一可以检测并报告全基因组范围内CNVs的商业化产前cfDNA筛查，其检测限为≥7Mb。我们最近的研究表明，在测序之前对胎儿cfDNA进行分子富集——即胎儿游离DNA比例扩增（FFA）显著提高了CNV的检测能力，能够实现分辨率高达1Mb。
随着识别更小CNVs的技术可行性提高，迫切需要制定标准来评估（1）CNV的致病性和（2）结果在生育决策过程中对医疗提供者和患者的临床价值。美国医学遗传学与基因组学会（ACMG）和临床基因组资源（ClinGen）此前发布了针对与神经发育障碍、多发性先天畸形和超声异常相关的常染色体CNVs分类的联合标准。在这些指南中，分类的主要标准是缺失或重复区域与单倍不足（HI）或三倍敏感（TS）区域的完全重叠；符合该标准的CNVs被分类为致病性CNVs。进一步的标准包括基因数的评估、使用已发布病例和数据库进行的基因组内容的详细评估，以及在诊断过程中评估患者的遗传模式和家族史。
在此，我们展示了一种针对全基因组范围内致病性CNVs的结果报告框架的开发，该框架是基于一种高灵敏度的产前cfDNA筛查检测方法，并结合了FFA技术。此外，我们还将该框架应用于一大批回顾性收集的产前cfDNA筛查样本。我们提出的框架包括报告与先前描述的疾病相关基因重叠的≥5Mb CNVs，以及覆盖一组剂量敏感疾病相关区域的CNVs，无论其大小如何。该框架还包括使用患者友好的术语来描述表型。这种识别可报告致病性CNVs的保守方法适用于大多数妊娠，无论是否存在胎儿结构异常，并旨在促进患者对结果的理解。
图1 综合征纳入算法。潜在的微缺失和微重复综合征根据其是否适合纳入面板进行了评估。发病年龄、疾病严重性和外显率均由具有遗传咨询经验的科学家团队进行整理。疾病严重性的分类按照之前的描述进行，只有被评定为中度、重度或极重度的综合征才被考虑纳入面板。该算法用于将综合征纳入限制为符合高严重性和外显率设定阈值的儿童期起病的疾病。未达到这些参数的综合征被排除在面板之外
结果
基于大小的临床可操作性CNV的鉴定
大多数细胞遗传学可检测的、大小超过约5 Mb的基因组重复或缺失被认为具有临床可操作性。例外情况包括已知的异质性区域以及可能缺乏重要基因内容的区域。我们对ClinVar中报告的拷贝数变异（CNV）进行了分析，重点关注在一般临床检测中检测到的连续基因结构变异（见补充图2）。支持既定的阈值，我们发现≥5 Mb的CNV被压倒性地分类为致病性。为了以保守的方式避免仅基于大小而报告缺乏显著基因内容的CNV，我们选择报告那些≥5 Mb且至少包含一个OMIM疾病相关基因的缺失或重复。由于这一基因约束，大小≥5 Mb的CNV不会在约457 Mb（14.8%）的基因组范围内被报道。
综合征的纳入与排除
我们汇总了一组与微缺失和微重复基因组（无论大小）相关的已知综合征，其中，与特定综合征的最小共性区域（MCR）完全重叠的CNV将被分类为致病性。从ClinGen和DECIPHER数据库中，我们确定了一份包含79种潜在综合征的列表（参见材料与方法部分）。此外，由于其与疾病存在明确的基因特异性关联以及CNV在疾病病因学中的显著贡献，又有三种综合征被考虑纳入。这些综合征包括与MECP2相关的Rett综合征（ClinGen HI评分为3）和两种与SRY相关的综合征：46,XY完全性性腺发育不全（SRY功能丧失；ClinGen HI评分为3）以及46,XX睾丸性发育障碍（SRY易位；HI/TS评分不适用），最终列出82种潜在综合征以供考虑。
为了进一步筛选与生殖决策最相关的综合征，我们对这82种综合征的疾病严重程度、外显率和发病年龄进行了评估（参见材料与方法部分）。总计有17种综合征被排除，原因包括较低的严重程度和/或外显率、倾向于成年发病或无法定义的MCR（补充表1），最终保留了65种综合征的列表。
图2 纳入的综合症。A. 65种纳入面板综合征的最小共性区域（MCR）染色体位置。缺失用红色表示；重复用蓝色表示；重叠或同时存在的用紫色表示；其他类型损伤用绿色表示。B. 箱线图显示了MCR大小的分布，中位数为702.7 Kb。MCR大小从不足827 bp（SRY）到7.05 Mb（10q22.3q23.2缺失综合征）不等，平均值为1.15 Mb。C. 面板中的综合征约三分之二是微缺失（42/65；65%），其余为重复（21/65；32%）。其中一种综合征Pelizaeus-Merzbacher由同一基因组区域的缺失或重复引起。“其他”指46,XX睾丸性发育障碍，由SRY的易位引起。D. 略低于三分之二的综合征（42/65；65%）由涉及低拷贝基因组重复序列的复发机制引起。E. 根据系统化的疾病严重程度分类，约四分之三的综合征被评为严重（50/65；77%），其余综合征被评为中度（11/65；17%）或极其严重（4/65；6%）。
纳入综合征的特征
最终确定的65种微缺失和微重复综合征面板符合严格的疾病严重程度、外显率和儿科发病阈值，包括42种（65%）缺失综合征和21种（32%）重复综合征（图2A和C）。其余综合征包括Pelizaeus-Merzbacher综合征（由同一基因组区域的缺失或重复引起）以及46,XX睾丸性发育障碍（由SRY的易位引起）。最小共性区域（MCR）的大小从不足1 Kb（SRY）到7.05 Mb（10q22.3q23.2缺失综合征）不等，平均为1.15 Mb（图2B）。约四分之三（77%；n = 50）的综合征被评估为严重，其余的被评为中度（17%；n = 11）或极其严重（6%；n = 4）。
产前cfDNA筛查样本的回顾性分析
我们对包含胎儿游离DNA比例（FFA）的313,544份产前cfDNA筛查样本进行了回顾性分析。全基因组范围内可报告的CNV主要由大小≥5 Mb且包含OMIM相关疾病基因的病变组成（图3A）。这些CNV分布于全部22条常染色体和X染色体上，平均大小为13.7 Mb，平均OMIM疾病基因数量为15.7（补充图3）。在这些CNV中，涵盖已确立综合征的有56.3%，与符合上述可报告性标准的65种CNV综合征一致，其余43.7%属于5种“常见微缺失”之一，包括1p36缺失综合征；4p缺失（Wolf-Hirschhorn综合征）；5p缺失（Cri du Chat综合征）；15q11.2-q13缺失（Angelman/Prader-Willi综合征）；以及22q11.2缺失综合征（DiGeorge/心面综合征）（图3B）。
仅符合新框架（65种综合征和/或包含OMIM疾病基因的>5 Mb CNV）的样本中，检测到CNV的比例为1/408，而可报告的任何类型亚染色体异常（新框架加上常见微缺失）的总体频率为1/333（补充表2）。
图3 回顾性分析313,544份产前cfDNA筛查样本中检测到的亚染色体致病性异常。A. 在回顾性分析中发现，根据新框架标准（按大小报告，需至少重叠一个OMIM疾病相关基因，和/或与精确整理的综合征重叠），报告的CNV比既定的“常见微缺失”面板（见下文）更为常见。B. 在产前cfDNA筛查样本回顾性分析中检测到的所有定义综合征CNV的分类。“常见微缺失”包括现有检测区域（1p36缺失综合征；4p缺失，Wolf-Hirschhorn综合征；5p缺失，Cri du Chat综合征；15q11.2-q13缺失，Angelman/Prader-Willi综合征；22q11.2缺失综合征，DiGeorge/心面综合征）
结论
总之，针对产前筛查的目的，我们重点关注那些被认为在早期生命中具有极高致病风险的病变，这些病变可通过更具确诊性的产前诊断测试进行后续验证。不确定致病性的区域、与后期发病或轻微症状相关的情况以及外显率降低的综合征均被排除在外。我们建议，对包含OMIM疾病相关基因的≥5 Mb的CNV可以有信心地进行报告。对于其他CNV，我们建议对已知综合征和最小共性区域（MCR）进行专家预先整理，同时排除缺乏疾病相关基因的低风险基因组区域。因此，聚焦于可操作的结果可为生殖决策提供最相关的信息。
