微陣列與二代測序技術：先進的遺傳學診斷工具在婦產科中的應用
摘要
在過去的幾十年中，遺傳學技術已經取得了巨大的進展，並且已經廣泛應用於對孕婦的諮詢和產前診斷領域中，其中兩個更新的技術是染色體微陣列分析和全外顯子測序技術。染色體微陣列分析是一項在全基因組範圍內檢測有無DNA的增加或丟失的方法，可以檢出染色體非整倍體以及大片段的染色體結構改變，以及那些由於片段太小而無法通過傳統方法檢出的染色體微小異常。產前染色體微陣列技術被推薦用於超聲發現胎兒一個或多個結構異常、且接受侵入性產前診斷的情況。全基因組測序（whole-genome sequencing，WGS）對全基因組進行分析，包括非編碼區（內含子）和編碼區（外顯子）。但是，由於內含子通常沒有臨床相關性，因此出現全外顯子測序（whole-exome sequencing，WES）技術，用於檢測基因組內的編碼區（外顯子）。外顯子一般有更大的臨床相關性。但是，目前並不推薦將全基因組測序或全外顯子測序技術應用於產前診斷的臨床實踐中。
有關染色體微陣列分析技術在產前診斷中的應用，和2016年ACOG以及SMFM的有關指南基本相同，本編譯不再贅述。
二代測序：全基因組測序和全外顯子測序
儘管相對於核型分析而言，微陣列分析提高了診斷能力，但是大多數核型正常的異常，其微陣列分析結果也往往正常，因此仍然無法獲得明確的診斷。全基因組測序（WGS）對整個基因組進行分析，包括非編碼區（內含子）以及編碼區（外顯子），但是由於內含子通常幾乎沒有臨床相關性，而WGS的成本較高且對結果的解釋非常複雜，因此出現了替代技術，即全外顯子測序（WES），只對基因組中的編碼區（外顯子）進行檢測。外顯子通常有更高的臨床相關性。WGS和WES被認為是二代測序技術。
全外顯子測序
WES成功地用於成人和兒童的孟德爾遺傳性疾病的診斷，以及對智力障礙原因的檢出。WES也是對檢出胎兒異常病因的分子診斷進展，有些實驗室利用獲得自羊水、絨毛或臍帶血的胎兒DNA進行WES的研究，也有些實驗室將其作為特殊的臨床指徵。已經發表的有關WES在產前診斷中應用的文獻僅限於病例系列或個案報導。不過，這一系列提示對於多發胎兒畸形的病例，當常規遺傳學檢查（核型分析和/或微陣列分析）結果正常時， WES可以檢出額外的20-30%的遺傳學病因。這些病例也證實了WES在提供明確的遺傳學診斷、對再發風險的準確評估、甚至對再次妊娠的植入前遺傳學診斷或早期產前診斷方面都具有應用前景。
在某些選擇性的情況下產前WES是合理的，如胎兒多發性畸形，或胎兒出現復發性的某種表型，而標準遺傳學檢測（如核型分析或微陣列分析）無法獲得診斷。ACMG推薦對於胎兒多發畸形且提示其為某種遺傳性疾病、而現有的針對這些表型的特定遺傳學檢測方法（包括靶向測序）無法獲得診斷的時候，可以考慮採用WES。但是，目前並不推薦在產前診斷中常規使用WES或WGS，直到有足夠多的數據以及確認性研究被發表為止。一般而言，在目前情勢下，只能在由臨床遺傳學家給予遺傳諮詢之後才能申請WES。
通常情況下，在產前診斷時檢測外顯子的最有效的過程是對胎兒及其生物學父母進行測序，即所謂的家系測序，這樣可以通過有效濾掉數千條無意義的基因變異來增加診斷的產出。很重要的一點是要注意到，和微陣列分析一樣，家系WES分析可能會發現非父源性、近親、以及偶然發現有醫學意義的父母的外顯子，例如，要麼是有多發畸形的胎兒，要麼是雙親之一被發現存在一個病理性的、但又與超聲表現沒有相關性的遺傳性癌基因突變。
儘管WES能夠提高對很多產前、兒童或成人期疾病獲得診斷的能力，這一技術也有重要的局限性。最首要的是，在2016年，該技術在產前使用受到阻礙的原因是由於需要對整個外顯子進行測序並分析而導致其發報告時間過長。採用最頂尖的生物信息學方案和工具來提高對外顯子進行分析的能力有望降低發報告的時間。對成人和兒童疾病發報告的時間從5周到18周不等。目前尚無有關產前WES發報告時間的數據資料，但一定會更長，尤其是涉及當生殖學方面的決策的時候。第二個主要的局限性是這一技術會發現大量意義不確定的變異，這會給病人、婦產科醫生帶來很多焦慮和挑戰，這一點和微陣列分析是一樣的。最後，目前WES的費用以及有限的醫療保險覆蓋會限制其使用，在提出申請這一檢測之前必定會考慮到這個因素。
鑑於在臨床上使用WES可能會出現的種種複雜情況，ACOG和SMFM推薦對所有考慮使用該檢測的病人都應該由熟悉這些技術的遺傳學專家和婦產科醫生一起給病人提供遺傳諮詢。由於如前所述的各種局限性，以及尚缺乏足夠的臨床應用的數據和確認性試驗，ACOG和SMFM不推薦在產前診斷中常規使用WES。在某些選擇性的情況下，如復發性或致死性異常且採用其他遺傳學檢測無法提供信息時，可以考慮將WES作為一種診斷性工具，但僅當其他檢測無法獲得診斷、並由熟悉這些新技術並深知其局限性的臨床遺傳學專家聯合婦產科醫生一起給病人提供廣泛的遺傳諮詢之後，方可採用該項技術。
全基因組游離DNA篩查
一些商業實驗室已經開始提供游離DNA篩查技術來對全基因組範圍內的與出生缺陷和/或智力障礙相關的、包括DNA區域（≥7Mb）的DNA增加或缺失進行篩查。這一檢測針對全基因組，設計在某些游離DNA檢測同時用來檢出一些靶向的微缺失，這樣就可以在傳統的評估常見非整倍體的游離DNA篩查以外，對一些微缺失也進行篩查。不應將這一技術與微陣列分析、核型分析、或WES相混淆，這些技術是特異性針對DNA序列的變異，而不是DNA拷貝數的變異。游離DNA篩查不是一種診斷性試驗，在檢測前和檢測後諮詢中一定要讓病人知曉這項技術的局限性和優勢。全基因組篩查試驗僅僅在一些經同行評議的期刊中開始驗證其準確性、臨床應用、確認試驗以及效價分析。正如不推薦在常規游離DNA篩查中常規篩查微缺失一樣，ACOG和SFMF也不推薦採用游離DNA常規篩查全基因組範圍內的DNA增加或缺失。
文獻引自：Committee Opinion No. 682，Committee on Genetics, Society for Maternal-FetalMedicine: Microarray and Next-Generation Sequencing Technology: The Use of AdvancedGenetic Diagnostic Tools in Obstetrics and Gynecology. Obstet Gynecol2016;128(6):e262-e268