维普资讯 http://www.cqvip.com 国外医学计划生育分册2002年2l卷第4期 ・203・ FISH在未培养羊水细胞中产前诊断先天愚型的应用进展 华中科技大学同济医学院附属同济医 ̄(430030) 王 民综述摘要乔福元审校 荧光原位杂交(FISH)技术已逐渐成为解决复杂的临床细胞遗传学的一种重要方法,是经典细胞遗传学 方法的补充,在产前诊断中有重要价值。探讨荧光原位杂交在未培养羊水间期细胞中产前诊断先天愚型的应用及发 展前景。 关键词荧光原位杂交羊水间期细胞产前诊断先天愚型 先天愚型(Down综合征)又称21三体综合征, 是由于21号染色体的异常而以智力中、重度低下、 特殊面容、先天性心脏病及各种先天性畸形为主要 羊水是目前临床上最普遍应用于产前诊断的材 料,Gremer最早于1986年将FISH用于间期核,证 实以DNA的原位杂交诊断染色体非整倍体异常的 可行性。Guyot在1988年对在未培养羊水细胞中进 行产前诊断进行了论述。从90年代初开始,应用 FISH在未培养羊水间期细胞中检测染色体异常已 临床表现的综合征,发病率为1/800t”,在染色体畸 变及与先天畸形有关的染色体疾病中,Don综合征 w位居榜首。患儿的出生给家庭和社会带来众多不良 影响,成为影响人口素质的重要因素之一。如何降 低Down综合征患儿的出生率,是令人关心的问题。 成为在传统显带法核型分析基础上快速产前诊断的 一种方法。近年由于染色体特异性DNA探针的应 近10年对Down综合征产前诊断的研究一直受到 医学界的重视,从而使该领域得到长足的发展。 荧光原位杂交 用,使FISH在检测常见的染色体数目及结构异常 方面得到了发展。 荧光原位杂交(FISH)是近年发展起来的一种分 子生物学、细胞遗传学及免疫学技术相结合的全新 技术,在基础生物学领域和临床研究中得到广泛应 用。FISH是一种非放射性原位杂交法,它利用特殊 的荧光素标记DNA探针,在染色体制片、细胞滴片 或组织切片上进行DNA杂交,经免疫荧光显色,可 羊水细胞的数量随妊娠期进展而增多,但有活 力细胞的比例却减少,故多选在妊娠12-24周经羊 膜腔穿刺抽取羊水。单一染色体特异性探针的FISH 分析,仅需1.5-2 ml无菌羊水。在Cait ̄的研究中,用 13、18、21、X和Y染色体区域特异性探针对239例 妊娠妇女未培养的羊水细胞进行检查,共查到一个 13三体和两个21三体,仅用2 rnl羊水,所需时间 为4-24 h。所有的FISH结果均经核型分析及随后 流产胎儿的核型证实。 以检测细胞内DNA或RNA序列存在与否,即可显 示于染色体中期分裂相,又能显示于未培养的间期 核圆。传统的染色体显带技术或高分辨显带技术检 测周期长,常受取材质量的影响,易被污染而导致 培养失败,不利于快速诊断,限制在临床广泛应用[31。 在临床研究中,应用染色体特异性探针,对未培养 的绒毛细胞或羊水细胞进行原位杂交,诊断染色体 结构、数目异常,可在24小时得出结果 。FISH弥补 经典细胞遗传学分析方法的不足,提高分辨精度, 并克服了放射性原位杂交和其他非放射性原位杂 交的限制,扩大了检测范围,快速、安全、灵敏度高、 特异性强、使快速诊断染色体的异常成为可能,已 成为新的产前诊断的方法[51。 FISH所用羊水标本 FISH应用于产前诊断曾引起争议,原因之一是 羊膜腔穿刺过程中母血细胞的污染。有报道指出, 在未培养的羊水细胞中污染的几率达20%甚至更 高 。母血细胞污染对由于染色体或单个基因突变 导致的基因异常可以导致严重的诊断错误,应尽量 避免母血污染标本,肉眼可见母血细胞污染的标本 应弃用。母体细胞污染的发生与产科操作直接有关, 与FISH分析本身无关,如操作在监控的情况下或 由有丰富经验的操作者进行,发生母血细胞污染的 几率可<2%四。 特异性探针与FISH FSH使用的探针是已知定位的,I所得结果比显 带法更可靠和准确。FISH结果的可靠性,在很大程 度上依赖于探针的特异性与杂交率。在早期研究中, 收稿日期:2001—12—29修回日期:2002.07.09 维普资讯 http://www.cqvip.com 国外医学计划生育分册2002年2l卷第4期 人们制备了若干种探针:针对不同染色体着丝粒探 出现仅有两个杂交斑点的细胞,同时在正常与异常 针(CEP);针对染色体特殊位点特异性探针(LS1); 标本中均可出现1个或4个杂交信号。因此应用 整条染色体涂染探针(WCP),可用于筛查染色体的 FISH诊断染色体的异常必须依据一定数量的细胞 相互易位。有些探针特异性不强,如定位于着丝粒 杂交结果综合分析,而不能仅基于一个或几个细胞 区域的Ot.卫星DNA探针,由于人的2l号和l3号 的杂交结果做出判断。 染色体上的仅.卫星DNA序列的一致性和DNA含 FISH用于产前诊断的优势 量的高度可变性,导致FISH难以准确确定间期细 FISH的优势是不仅适用于分裂中期的染色体, 胞核中2l号染色体的拷贝数或引起对Down综合 也适用于间期核及细胞周期的所有阶段。FISH分析 征的漏 。如选择合适的探针,FISH阳性的发现 无需作细胞培养及显带分析,仅做细胞计数;而常规 率可达到70%~85%t 01,远高于Evans等 报道的 的细胞遗传学检查,常受分裂相数量、质量、显带技 69.4%。细胞遗传学研究表明,Down综合征主要由 术及个人技能的影响。 额外的2 l号染色体存在。Nadal 研究认为Down FISH的突出优点是可以快速得出结果。与历时 综合征的主要临床表现与21q22有关,故21q22被 7~12 d的传统染色体显带分析相比较,FISH分析可 称为Down综合征位点(DSR)。进一步研究表明, 在24小时内完成,避免患者在焦虑中等待较长时 Down综合征主要是由于21q22.1-21q22.2的额外存 间 ,让医生尽早做出诊断,制定诊疗方案。 在。Korenberg Ji匾过分子生物学方法研究染色体 与放射性原位杂交相比较,FISH技术无放射性 部分三体患者表明,是由于21q22.2.q22.3的额外复 同位素污染,不需要特殊的安全防护,且敏感性与同 制,故认为21q22.2与Down综合征密切相关,被称 位素检测相当,完全可以取代放射性原位杂交而成 为Down综合征的核心区(DSCR)。针对Donw综合征 为一种新的检查方法。 细胞遗传学的特点,选用DSCR特异性探针,该类探 FISH探针特异性在于FISH探针可以有针对性 针在正常二倍体和2 l三体间期核上的分布达95%, 地检测小的单一序列、着丝粒特异序列和整条染色 有高度特异性,除2l号染色体外,其他染色体上无 体,并用已验证核型分析的推断和进一步鉴定显带 同源性顺序,为2l号染色体特异性探针。应用DSCR 法未能确定的标记染色体,对嵌合型的诊断,FISH 特异性探针FISH这一分子细胞遗传学方法进行产 比传统的显带法核型分析更可靠【问。 前诊断,弥补了传统方法的不足,尤在间期细胞核 FISH杂交信号明亮,灵敏度高,特异性强,与传 中检测2l号染色体拷贝数的异常具有优势,是进 统的细胞遗传学核型分析的符合率高达99.8%t 61, 一步研究和准确产前诊断Down综合征的方法。 是一种灵敏准确的分子细胞遗传学技术。 由于每条染色体的DNA在间期细胞核中都占 FISH在Down综合征产前诊断中的应用前景 有一个独立点的位置,探针与相应的染色体杂交后 产前诊断为优生优育的重大课题,由于Down 在间期核可观察到一个独立的杂交信号。正常二倍 综合征无法治疗,给社会和家庭带来沉重负担,产前 体在原位杂交后可观察到两个杂交信号,而三倍体 诊断Down综合征成为医生关注的焦点。超声显像 则可观察到3个杂交点。间期核计数杂交信号的规 技术的广泛应用,确保了羊膜腔穿刺的安全,应用 则:每例随机分析300个间期核;镜下必须核膜完 FISH进行产前诊断逐渐被妊娠妇女所接受,并得到 整,核内杂交信号明亮、清晰无重叠、信号间距大于 社会公认。应用FISH检测未培养的羊水间期细胞 信号直径,信号弥散及微弱均不作统计,荧光显微 中的染色体异常,在分子水平对Down综合征做出 镜下分别统计1-3、4个杂交信号的核数。Klinger 基因诊断,为临床决定下一步处理提供更多依据。 l所述的FISH诊断标准为:≤23%细胞含有3个 FISH的应用在降低Down综合征发病率、预防患儿 杂交信号,为二倍体;t>42%细胞含有3个杂交信号 出生发挥作用,对提高人口素质有重要意义。随着探 则为三倍体;界于二者之间不能确定其核型(主要 针制备和标记技术的不断改进,可利用探针的不断 由于母体细胞污染【 41或羊水量不足所致)。有报道 增多,探针价格的不断降低,FISH将成为常规细胞 30个细胞已足够确定2l号染色体为二倍体还是三 遗传学诊断,乃至基因诊断的一个重要工具。 倍体。从报道的数据看,间期核杂交信号的数目与 参考文献 其染色体的数目并不完全吻合。正常二倍体的标本 1 Klinger K,Landes G,Shook D,et a1.Rapid detection of chromo— some aneuploidies in uncultured amniocytes by using fluorescence 可以发现3个杂交信号的细胞,三倍体标本中也可 in situ hybridization ff ̄sr0.Am J Hum Genet.1992,51(1):55.65 维普资讯 http://www.cqvip.com 国外医学计划生育分册2002年21卷第4期 2 Jobanputra V,Roy KK,Kuchefia K.Prenatal detection of aneuploi- dies using fluorescence in situ hybridization:A preliminary experi・ Prenat Diagn,1997,17(5):487-488 10 Pergament E,Chen PX,Thangavelu M,et a1. clinical applica- tion of interphasc FISH in prenatl diaagnosis.Prenat Diagn,2000, enee in an Indian set up.J Biosci,2002,27(2):155-163 3 Thein AT.Abde1.Fattah SA,Kyle PM,et a1.An assessment of the use ofinterphasc FISH with chromosome speciic probes afs all al ternative to cytogenetics in prenatal diagnosis.Prenat Diagn,2000, 20(3):215-220 l1 Evans MI.Henry GP,Miller WA,et a1.collaborative assessment of 146,000 prenatal karyotypes:expectd liemitations-f only chromo- ome.sspeciic prfobes and fluorescent in-situ hybridization ale used. 20(4):275—280 4 Fddman B,Ebrahim SA,Gyi K,et a1.Rapid confirmation ofprevi- ously detected prenatal mosaicism by fluorescence in situ hy- bridization in interphasc uncultm ̄l amniocytes.Genet Test,2000,4 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Down综合征胎儿出生率明显降低,正常妊娠妇女接受侵入性操作的危险率大大减少。现就国外研究文献作一综述。 关键词Down综合征产前筛查血清学标记超声学标记 Down综合征是一种最常见的遗传性疾病,属染 色体疾病,表现为不可逆智力发育障碍及结构异常 如严重的头、面部、心脏和肢体畸形,还可伴有消化 综合征胎儿。1987年甲胎蛋白(AFP)用于筛查年 龄<35岁妊娠妇女检测Down综合征胎儿,检出率 可增加20%-30%,此后国外学者进行了大量的研 畸形、骨骼畸形,发病率占妊娠人数的l%,多数在妊 娠早期发生自然流产,新生儿中Down综合征患儿 发生率1/700。目前Down综合征尚无有效的治疗手 段,只有进行产前诊断,终止妊娠,才能降低Down 究,力求一种简便、经济、高效的诊断前筛查标记,以 便最大限度地增加检出率,降低Down综合征患儿 的出生率及侵入性操作引起的流产、羊膜腔束带综 合征、截肢损伤等副作用,现就研究进展作一综述。 血清筛查标记物 一综合征患儿的出生率,达到优生的目的。Don综合 w征胎儿的产前诊断必须依靠侵入性的基因诊断如 羊膜腔穿刺、绒毛活检,而侵入性操作可导致l%~ 2%的流产率,且此方法仅限于高龄孕妇(年龄>35 岁),对高龄孕妇进行检测,只能检出20%的Down 收稿日期:2002.04.23修回日期:2002—05.31 、甲胎蛋白(AFP) AFP为胎儿血清中最常见的球蛋白,其结构和 功能类似于白蛋白,妊娠早期由卵黄囊产生,妊娠晚 期由胎儿肝脏产生。非妊娠期血清中可测得少量的 AFP,妊娠早期开始增加,妊娠10~20周直线上升, 大约28-32周达相对稳定。AFP最先用于筛查神经