1、新一代测序技术及其在产前诊断新一代测序技术及其在产前诊断领域的临床应用领域的临床应用1遗传病的分类遗传病的分类 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常规核型可见微缺失，微重复微缺失，微重复2染色体病染色体病 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.3染色体病染色体病 结构异常倒位（倒位（inv）：）：9号染色体臂间倒位号染色
2、体臂间倒位缺失（缺失（del）：猫叫综合征（）：猫叫综合征（5p-重复（重复（dup）易位（易位（t）：有无遗传物质的丢失）：有无遗传物质的丢失 插入（插入（ins）环形染色体（环形染色体（r）双着丝粒染色体：（双着丝粒染色体：（dic）假双着丝粒染色体假双着丝粒染色体（psu dic）4染色体病的筛查与诊断染色体病的筛查与诊断 筛查筛查 血清学的筛查血清学的筛查 无创胎儿非整倍体检测无创胎儿非整倍体检测（NIPT)诊断诊断取胎儿细胞进行核型分取胎儿细胞进行核型分析析 绒毛取样绒毛取样 取羊水取羊水 取脐带血取脐带血基因芯片（基因芯片（CMA）全基因组测序全基因组测序 5核型分析适用范围核型分
3、析适用范围 主要针对染色体数目异常、大的结构异常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）（包括绒毛、羊水、脐带血）,其是羊水细胞培养有一定其是羊水细胞培养有一定的难度。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（结构异常（5 Mb 5 Mb）无法判断染色体上微小片段的缺失及重复异常。无法判断染色体上微小片段的缺失及重复异常。6C严重智力低下：严重智力低下：100%，小头畸形小头畸形 50%枕骨扁平枕骨扁
4、平 53-82%发际低发际低 80%颈部皮肤赘生皱褶颈部皮肤赘生皱褶 80%无意识做鬼脸无意识做鬼脸90%眼距宽，外眼角上斜眼距宽，外眼角上斜80%伸舌伸舌各种先心病各种先心病手短、宽手短、宽通贯手（双手）通贯手（双手）小耳朵小耳朵鼻根低平鼻根低平21三体7C21-三体三体 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821三体：NT厚，心脏畸形3019C 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18-三体三体10C18三体三体-多发畸
5、形多发畸形 颜面部：颜面部：小下颌畸形、小眼、小嘴、小耳、耳位低小下颌畸形、小眼、小嘴、小耳、耳位低 颅脑畸形颅脑畸形：草莓头：草莓头 45%45%，颅后窝池扩大、，颅后窝池扩大、Dandy-walkerDandy-walker畸形、畸形、小脑小、脉络丛囊肿小脑小、脉络丛囊肿 肢体畸形：肢体畸形：特殊握拳姿势、挠骨发育不良、挠骨缺如、拇特殊握拳姿势、挠骨发育不良、挠骨缺如、拇 指发育不良、并指指发育不良、并指 等等 腹部畸形：腹部畸形：小的脐膨出、膈疝小的脐膨出、膈疝 肾脏：肾脏：肾囊性发育不良、马蹄肾、肾积水肾囊性发育不良、马蹄肾、肾积水 心脏畸形：心脏畸形：室缺，房室共道畸形、右室双出口室
6、缺，房室共道畸形、右室双出口 其他：其他：羊水过多，胎盘小，单脐动脉、脐带囊肿、羊水过多，胎盘小，单脐动脉、脐带囊肿、脐脐 静脉瘤、静脉瘤、FGRFGR1118-三体30130130112C13三体综合征（三体综合征（Pateau 综合征）综合征）发生率发生率 1/5000 多合并重要畸形多合并重要畸形 颅脑畸形：颅脑畸形：小头畸形、前颅无裂畸形、小头畸形、前颅无裂畸形、Dandy-walker畸畸形、形、颜面部畸形：颜面部畸形：独眼、长鼻、正中唇裂、独眼、长鼻、正中唇裂、双侧唇裂双侧唇裂 肢体畸形肢体畸形：多指（趾）畸形多指（趾）畸形 心脏畸形心脏畸形：室缺、房室共道畸形、左心发育不良、室缺
7、、房室共道畸形、左心发育不良、心室内强回声心室内强回声 腹部畸形：腹部畸形：脐疝、肾积水、多囊肾脐疝、肾积水、多囊肾 其他其他：FGR、羊水过多、胎儿水肿、羊水过多、胎儿水肿、NT厚厚13C 13-三体 30岁 23周B超发现畸形：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 30114 性染色体异常性染色体异常Turner综合征：45，X 1/2500，女婴特征：FGRFGR 颈部水囊瘤颈部水囊瘤 原发原发性闭经、不孕，短颈、性闭经、不孕，短颈、颈蹼、发迹低、身材颈蹼、发迹低、身材矮小、肘外翻，矮小、肘外翻，15-15-50%50%合并心血管畸
8、形合并心血管畸形15 性染色体异常性染色体异常克氏征克氏征（klinefelter syndrome):47,XXYklinefelter 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基本不育。16 超雌超雌（47，XXX；48，XXXX；49，XXXXX）发病率发病率1/10001/1000女婴，与母亲高龄相关。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，特征：外表正常，身材较高，智商
9、较同胞稍低，语言能力差，社会适应能力差社会适应能力差 超超Y:47，XYY，48，XYYY，49，XYYYY 1/1000男婴 特征：出生时无异常，从特征：出生时无异常，从2 2岁开始发育速度加快，身高比正常人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。性染色体异常性染色体异常17 微缺失重复的检测微缺失重复的检测BoBs基因芯片基因芯片全基因组测序全基因组测序18Wolf-Hirschhorn 综合征-4p1
10、6.3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 19Williams-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和一过性婴儿期高钙血症 特征性面容：张嘴凸唇，
11、鼻梁扁平，鼻孔朝天，长人特征性面容：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。陷，牙齿稀疏，咬合不正。非凡的音乐才能非凡的音乐才能20Langer-Giedion（8q23.2-8q24.1）（毛发毛发-鼻鼻-指（趾）综合征指（趾）综合征）21Prader-Willi综合征综合征隐睾-侏儒-肥胖-智力低下综合征 大部分大部分(70(70)有有15q1115q11q13q13父源缺父源缺失失母源母源单亲二倍体（单亲二倍体（UPDUPD）约占约占2525少数少数(5(5)存在甲基化过程异常或
12、单存在甲基化过程异常或单一致病的印记基因突变一致病的印记基因突变特征：临床以多食、肥胖、身材矮小、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下以及生长激素缺乏为特征 糖尿病糖尿病面容：颌小畸形，耳畸形，牙齿缺损，面容：颌小畸形，耳畸形，牙齿缺损，齿列异常齿列异常2223Angelman 综合征 快乐木偶综合征，天使综合征 母源15q11.2-13缺失(约70)父源单亲二倍体24Miller-Dieker 综合征（17p13.3）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
13、小的朱红边线，耳位低，或后移 隐睾、藏毛窦、第5指弯曲25Smith-Magenis 综合征 染色体17p112微缺失或RAI基因杂合性突变 自我伤害行为、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。26 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 b
14、ehavior at age 1 year(c)is shown.A white patch on the dorsum of left 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 fro
15、m skin picking(g),brachydactyly and nail-yanking lesions on hands(h),and feet with brachydactyly and nails damaged from nail yanking 27Digeorge 综合征l 22q11.2缺失l 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。l 常存在大血管异常，如法洛四联症和主动脉弓右位 28染色体微阵列技术染色体微阵列技术(CMA)CMACMA在全基因组水平进行扫描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可检测染色体不平衡的拷贝
16、数变异(copy number variant(copy number variant，CNV)CNV)，尤，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势。可检测从几十到上千kbkb的基因组缺失或重复。其检测水平由所用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决定探针序列大小及两种探针序列间的距离决定 基于比较基因组杂交的微阵列基于比较基因组杂交的微阵列(array-CGH)(array-CGH)基于单核苷酸多态性的微阵列基于单核苷酸多态性的微阵列(SNP arra
17、y)(SNP array)。可以检出单亲二倍体和三倍体可以检出单亲二倍体和三倍体29产科、产前诊断领域的应用范围产科、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性质者进行DNADNA水平的更精细分析。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。遗传学检测。30局限性局限性无法可靠地检出
18、低水平的嵌合体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，目前核型正常的病例，目前CMA增加检出致病性增加检出致病性CNV的比例的比例Ap.G1103Schr17-4826529914/14(0.50)hetAD二代测序结果二代测序结果301医院56例例2:孕孕23+5，双顶径双顶径5.6，股骨，股骨长长2.7cm,股骨弯曲，四肢短
19、小股骨弯曲，四肢短小301医院57例例5：30+3，胎儿股骨，胎儿股骨偏短偏短，羊水过多，羊水过多，双顶，双顶径径8.2，股骨长，股骨长5.1EVC基因在复合杂合基因在复合杂合58初级纤毛相关遗传病初级纤毛相关遗传病分布在脊椎动物的多数分布在脊椎动物的多数细胞表面细胞表面9+0结构，结构，细胞天线细胞天线感受感受到多种类型的信号，如光、到多种类型的信号，如光、机械能、渗透压、温度及机械能、渗透压、温度及激素等激素等结构和功能改变可引起结构和功能改变可引起多种疾病多种疾病59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、
20、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遗传病初级纤毛相关遗传病60初级纤毛相关遗传病初级纤毛相关遗传病61Mechel 综合征胎儿大体所见综合征胎儿大体所见 显示枕骨缺损脑组织膨出，颈背部水肿显示枕骨缺损脑组织膨出，颈背部水肿62 Meckel综合征胎儿大体解剖III-3 III-4MKS3基因突变基因突变63Meckel 综合征-TCTN2基因突变 301医院64Joubert 综合征综合征 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脑部核磁标志性特征为“磨牙征磨牙征”(小脑吲部发育不全或小脑吲部发育不全或缺失
21、，小脑上脚增宽，后颅窝加深的征象缺失，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。65Joubert综合征综合征(JBTS)case：第一孩儿童医院诊断Joubert综合征二代测序找到突变（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66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Joube
22、rt 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67全外显子组测序全外显子组测序 先天性关节挛缩病例先天性关节挛缩病例 两个异常孩子死亡，没有留下两个异常孩子死亡，没有留下 DNA？1500个基因，没有发现异常个基因，没有发现异常 全外显子组？全外显子组？68 www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Earl%20DLAuthor&cauthor=true&cauthor_uid=23261301基因突变基因突变Am J Med Genet A.2015 Apr;167A(4):731-43.doi:10.1002/ajmg.a.37
23、018.Epub 2015 Feb 23.ECEL1 mutation causes fetal arthrogryposis multiplex congenita.早孕晚期超声已经诊断早孕晚期超声已经诊断 全外子组测序发现全外子组测序发现ECEL1基因突变基因突变.Arthrogryposis multiplex congenita(AMC)is a descriptor for the clinical finding of congenital fixation of multiple joints.We present a consanguineous healthy couple
24、with two pregnancies described with AMC due to characteristic findings on ultrasonography of fixated knee extension and reduced fetal movement at the gestational age of 13 weeks+2 days and 12 weeks+4 days.Both pregnancies were terminated and postmortem examinations were performed.The postmortem exam
25、inations confirmed AMC and suggested a diagnosis of centronuclear myopathy(CNM)due to characteristic histological findings in muscle biopsies.Whole exome sequencing(WES)was performed on all four individuals and the outcome was filtered by application of multiple filtration parameters satisfying a re
26、cessive inheritance pattern.Only one gene,ECEL1,was predicted damaging and had previously been associated with neuromuscular disease or AMC.The variant found ECEL1 is a missense mutation in a highly conserved residue and was predicted pathogenic by prediction software.69Expanding the phenotypic spec
27、trum of ECEL1-related congenital contracture syndromes.Shaaban S1,Duzcan F,Yildirim C,Chan WM,Andrews C,Akarsu NA,Engle EC.Using a combination of homozygosity mapping and whole-exome sequencing(WES),we identified a novel missense c.1819GA mutation(G607S)in the endothelin-converting enzyme-like 1(ECE
28、L1)gene in a consanguineous pedigree of Turkish origin presenting with a syndrome of camptodactyly,scoliosis,limited knee flexion,significant refractive errors and ophthalmoplegia.ECEL1 mutations were recently reported to cause recessive forms of distal arthrogryposis.This report expands on the mole
29、cular basis and the phenotypic spectrum of ECEL1-associated congenital contracture syndromes.70受试者接收促排卵药物受试者接收促排卵药物卵裂球或囊胚期少量细胞进行检测卵裂球或囊胚期少量细胞进行检测孕期进行复查孕期进行复查健康婴儿健康婴儿 PGD 流程图流程图单精子胞单精子胞浆内注射浆内注射 受精卵培养受精卵培养完成遗传学诊断完成遗传学诊断,选择无异常的胚胎选择无异常的胚胎植入母体植入母体产前诊断产前诊断 胚胎植入前诊断胚胎植入前诊断（preimplatation genetic diagnosis P
30、GD）71Inclusion criteria specific to PGD Genetic diagnosis is certain or almost certain High recurrence risk exists at conception for a specific genetic disorder.As a consequence of this genetic disorder,serious health problems are expected 确定或几乎确定的遗确定或几乎确定的遗传学的诊断传学的诊断 再发风险高再发风险高 该类遗传病属于严重该类遗传病属于严重影响
31、健康的疾病影响健康的疾病72 PGD 单细胞二单细胞二代代测序测序 囊胚期活检，囊胚期活检，PGDMECKEL 综合征综合征婴儿型多囊肾婴儿型多囊肾中央性核肌病中央性核肌病遗传性耳聋遗传性耳聋马凡综合征马凡综合征枫糖尿病枫糖尿病Lu Y,Peng H,Jin Z,Cheng J,Wang S,Ma M,Lu Y,Han D,Yao Y,Li Y,Yuan H.Preimplantation Genetic Diagnosis for a Chinese Family with Autosomal Recessive Meckel-Gruber Syndrome Type 3(MKS3).PLoS One.2013 Sep 5;8(9):e73245.7374
