学术看点丨什么是CNV检测?哪些人需要做?怎样做?一文梳理!

健康   2024-12-29 17:32   北京  

摘要




很多准妈妈产检时因为不同原因被告知异常结果,然后去做了羊水穿刺,发现腹中胎儿检出致病性CNV,这可把准爸爸妈妈们吓得不轻。面对突如其来的抉择,有的选择将宝宝送回宝宝星球,有的选择把宝宝带到人世间。相信很多准爸爸妈妈看到这些难免伤感,不幸的是致病性CNV发生在自己宝宝身上,但幸运的是在孕期就及时发现了。无论好坏,产检的结果终归要面对,不如现在就先来学习一下相关的知识吧。


作者:聂愕幸 主管技师
单位:云浮市人民医院




一、什么是CNV?



CNV(Copy Number Variant),一般指拷贝数变异,是基因组结构变异中最常见的变异类型,多是由于基因重排所导致,染色体上大于1 kb的DNA片段增加或减少。而致病性CNV可导致重要的遗传病-基因组病,其临床表型复杂多变、不稳定。

在产前诊断领域,CNV检测已获广泛推广,是超声发现结构异常的胎儿进行产前诊断的重要遗传学检测方法,是不明原因导致的发育迟缓、智力低下、神经疾病及多发畸形患儿的一线检测方法,大大保障了妊娠家庭的优生优育。一般认为,25~35岁的夫妇生育时,发生后代CNV疾病的概率大概在1%~2%之间,且随年龄增加而增高(比唐氏综合征1/800的发生率高得多)[1-3]




二、CNV的分类



根据临床意义,可分为致病类、正常类与临床意义不明类,其中临床意义不明类又包括可能正常、可能致病及不确定。


根据人群频率分类,可将人群频率≥1%的CNV归类为多态,人群频率<1%的CNV归类为罕见。致病的CNV通常为罕见CNV。

根据遗传来源分类,可分为新发CNV和遗传自父母的CNV。

根据拷贝数(正常人体细胞核中基因/基因组区域的等位基因成对存在,拷贝数均为2)分类,拷贝数减少为缺失(deletion/loss),杂合缺失(拷贝数=1)和纯合缺失(拷贝数=0)均属于缺失类型;拷贝数增加为重复(duplication,gain),无论是增加一个(拷贝数=3)还是增加多个(拷贝数≥3)均属于重复类型[4]



三、CNV检测的适用性



目标疾病:染色体非整倍体、已知染色体的微缺失和微重复综合征所导致一系列可能的临床表型疾病。

样本类型:外周血、绒毛、羊水、胎儿组织及脐带血等。

适用人群:
  • 无法排除胎儿存在单亲源二体(UPD);
  • 孕妇外周血胎儿游离DNA产前筛查(NIPS)提示异常;
  • 超声检测提示胎儿存在结构异常或生长发育异常;
  • 夫妻双方或一方曾发现染色体异常或有遗传疾病;
  • 高龄产妇或有不良妊娠史或生育史;
  • 一些临床医生认为需要行CNV检测的其他情况[1,5-7]



四、CNV的检测方法



目前CNV比较常见的检测方法主要分为两类,即定位分析技术和基于全基因组水平的分析平台。


(一)定位分析技术

1、实时荧光PCR检测技术

一种高通量检测CNV的方法,操作简单、耗时较短、经济效益好的特点使PCR检测成为大规模遗传关联分析的首选。缺点是,该方法不能对多等位的CNV进行准确分型,且在检测复杂的CNV时结果难以重复。


2、多重连接依赖探针扩增技术(MLPA)

通过在DNA靶序列两侧设计一对MLPA探针,杂交序列与靶序列杂交后,使用连接酶将两部分探针连接成一条核苷酸链,再使用通用引物进行PCR扩增。通过比较待测DNA与正常对照DNA的PCR产物量,来确定待测样本DNA靶序列的拷贝数。MLPA是检测CNV的“金标准”,特点是高通量、设备要求低、简单经济、快速精准。


3、基于杂交的检测技术

主要包括Southern印迹杂交技术(Southern blotting)和DNA纤维荧光原位杂交(Fiber FISH)Southern blotting可检测各种类型的CNV,但其操作繁琐,所需DNA量较大,已逐渐被替代。FISH是直接在DNA纤维上进行荧光原位杂交的技术,是目前多等位的CNV分型较为准确的方法。缺陷是不同位点需单独设计探针,通量小,一般只用于固定基因的检测,无法区分杂合型缺失(LOH)。


(二)基于全基因组水平的分析平台

1、微阵列比较基因组杂交(aCGH)

aCGH是在全基因组水平检测CNV的常用方法之一。通过在一张芯片上用标记不同荧光素的样品共杂交,检测样本基因组相对于对照基因组的CNV,可直观地表现出遗传性疾病基因组DNA在整个染色体组的缺失或扩增。该法操作简单,处理方便,探针设计灵活,分辨率更高;但这种技术只能检测CNV,不能检测亚微观结构中的倒转和移位。


2、单核苷酸多态性微阵列技术(SNP-array)

SNP-array利用待测样本与芯片探针进行单杂交,通过比较不同样本信号强度来确定每个位点的拷贝数。特点是分辨率高,可发现大量微缺失/微重复,除CNV外还可检测UPD、LOH和嵌合体等。


3、第二代DNA测序技术(NGS)

通过测序reads(测序仪单次测序所得的碱基序列)的深度,来测定目标片段的拷贝数,可同时检测多基因CNV以及其他生物标志物。NGS技术的强项在于其可以检测各种不同类型的基因组变异,从SNP到小片段的缺失到较大片段的CNV。但是其相对昂贵,受影响因素多,这也限制了其进一步的推广与应用[8]




五、CNV的评分与报告



CNV的评分系统比较复杂,在国际上有较为统一的评分标准。


2020年,美国医学遗传学与基因组学学会(ACMG)联合临床基因组资源中心(ClinGen)发布了适用于产前/产后的染色体拷贝数变异(CNV)解读和报告的技术标准,以打分方式明确了CNV致病性的评估标准。CNV的评分在不同个体间应当保持一致性,不因年龄、性别、表型等因素进行改变。


CNV致病性评估打分工具网址

(https://cnvcalc.clinicalgenome.org/cnvcalc/),根据待分析的CNV变异类型(缺失或重复),可进行选择CNV-Loss/CNV-Gain


CNV的报告

当评分≥0.99时,CNV为致病性;当评分≤-0.99时,CNV为良性。此外,作为临床诊断时,还需要考虑CNV评分标准外的因素(如参考文献)来添加相关报告信息。若有文献提示检测结果有疾病相关性,应在知情同意的情况下在报告中提示,并告知夫妻双方可能存在的风险[9]


参考文献(向上滑动查看全部)

[1] Society for Maternal-Fetal Medicine (SMFM). The use of chromosomal microarray for prenatal diagnosis[J]. Am J Obstet Gynecol, 2016, 215(4): B2-B9.

[2] Miller DT, Adam MP, Aradhya S, et al. Consensus statement: chromosomal microarray is a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental disabilities or congenital anomalies[J]. Am J Hum Genet. 2010, 86(5): 749-764. 
[3] American College of Obstetricians and Gynecologists Committee on Genetics.Committee opinion no.581: the use of chromosomal microarray analysis in prenatal diagnosis [J]. Obstet Gynecol, 2013. 122(6): 1374-1377.
[4] 中华预防医学会出生缺陷预防与控制专业委员会, 中国优生科学协会基因诊断与精准医学分会. 拷贝数变异检测在产前诊断中的应用指南[J]. 中华医学遗传学杂志, 2020, 37(9): 909-917.  
[5] Armour CM, Dougan SD. Brock JA, et al. Practice guideline: joint CCMG-SOGC recommendations for the use of chromosomal microarray analysis for prenatal diagnosis and assessment of fetal loss in Canada [J]. J Med Genet, 2018, 55(4): 215-221.
[6] Committee on Genetics and the Society for Maternal-Fetal Medicine. Committee Opinion No. 682: Microarrays and next-generation sequencing technology: The use of advanced genetic diagnostic tools in obstetrics and gynecology [J]. Obstet Gynecol, 2016,128 (6): e262-e268. 
[7] Maya I, Yacobson S1. Kahana S. et al. Cut-off value of nuchal translucency as indication for chromosomal microarray analysis [J]. Ultrasound Obstet Gynecol, 2017. 50(3): 332-335.
[8] 吴子燕, 李永哲. 拷贝数变异及其检测技术在自身免疫性疾病中的应用进展[J]. 中华检验医学杂志, 2013, 36(11): 987-991.
[9] 中华医学会医学遗传学分会临床遗传学组, 中国医师协会医学遗传医师分会遗传病产前诊断专业委员会, 中华预防医学会出生缺陷预防与控制专业委员会遗传病防控学组. 低深度全基因组测序技术在产前诊断中的应用专家共识[J]. 中华医学遗传学杂志, 2019, 36(4): 293-296.

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