16號染色體三體、嵌合體、單親二體—更新的認識

彭小芳 林少賓 蕭曉琴 劉洋 郝穎 羅彩群 李曉娟*

(1.中山大學孫逸仙紀念醫院 細胞分子診斷中心，廣東 廣州 510120；2.中山大學附屬第一醫院 產科，廣東 廣州 510080；3.南方醫科大學附屬深圳市婦幼保健院 醫學遺傳中心，廣東 深圳 518028；4.南方醫科大學附屬深圳市婦幼保健院 產前診斷中心，廣東深圳 518028)

人類16號染色體屬于E組染色體，是23對染色體中長度較小的染色體，其長度大小約90.35 Mb(GRCh37/hg19 chr16:1-90354753)。目前已知16號染色體上大約有885個編碼基因(約占人類全部基因的4%)，其中OMIM數據庫收錄的基因約186個。16號染色體是基因組上片段重復序列最豐富的常染色體之一[1]。SD序列主要集中在16p，其中最大的區域位于16p11區域，這種結構的特殊性造成16號染色體上基因組拷貝數變異的發生率較高。在無創性胎兒染色體非整倍體篩查中，16號染色體三體(trisomy 16，T16)陽性率僅次于7號染色體三體[2]。這提示人類16號染色體在細胞分裂過程中發生染色體不分離的概率相對較高，其后果是造成早孕期自然流產，或胎兒、胎盤的16號染色體三體嵌合體、單親二體(uniparental disomy，UPD)?，F就16號染色體三體、嵌合體、單親二體進行文獻綜述，以期為產前診斷和臨床遺傳咨詢提供參考。

1 16號染色體三體

1.1 概述 16號染色體三體是人類最常見的常染色體三體，在所有臨床可識別的妊娠中，其發生率約為1%～2%[3,4]。人類各號染色體三體的形成機制均類似，16號染色體三體多數也是由于減數分裂或受精卵早期卵裂過程中發生染色體不分離導致的。16號染色體三體的發生也與母親年齡高度相關，一般認為染色體不分離發生在母親配子形成期的第一次減數分裂過程中[5]。

1.2 臨床特征 16號染色體三體通常會導致早孕期胚胎停育，是早孕期自然流產物中最常見的染色體異常，約占24%[6,7]。16號染色體三體是致死性的，到目前為止，尚無非嵌合型16號染色體三體的活產兒或成人病例報道。

1.3 治療和預后 非嵌合型16號染色體三體胚胎無法存活，目前尚無治療手段。

1.4 鑒別診斷 需與其他染色體異?；蚱渌蛩?如免疫因素相關自然流產)所致的早孕期自然流產相鑒別。

1.5 再發風險評估及遺傳咨詢意見 16號染色體三體一般是新發突變。但是，染色體三體陽性孕產史的孕婦，其再發風險較普通人群高，需要考慮的風險因素包括但不局限于：①夫婦一方可能是低水平生殖細胞嵌合體；②可能存在與生殖細胞減數分裂過程中染色體不分離相關的易感性因素。

2 16號染色體三體嵌合體和單親二體

2.1 概況 大約10%的16號染色體三體胚胎在發育早期可通過三體自救機制存活下來[4]。16號染色體三體自救的結果往往會造成16號染色體三體嵌合體，嵌合體的組成可能是16號染色體三體細胞與正常16號染色體二體細胞(biparental disomy，BPD)的嵌合，16號染色體三體細胞與單親二體的嵌合體，或者是16號染色體三體細胞、正常16號染色體二體細胞與UPD(16)細胞的嵌合體。嵌合體可以發生在胎盤和(或)胎兒。由于16號染色體三體嵌合體和單親二體密切相關，兩者往往同時或分別存在于胎盤和(或)胎兒中，因此，本文不嚴格將兩者分別描述，以16號染色體三體嵌合體、BPD(16)、UPD(16)統一描述。

16號染色體三體嵌合體、BPD(16)、UPD(16)的表型效應主要取決于3個方面：①16號染色體上是否存在與臨床表型或疾病相關的印跡基因；②UPD(16)的isodisomy區域是否存在常染色體隱性突變基因的純合化(homozygosity)；③16號染色體三體嵌合體、BPD(16)、UPD(16)各自所占比例的多少。根據Liehr創建的UPD數據庫(http:∥upd-tl.com/upd.html；2018年8月31日更新)收錄的信息，UPD(16)約占各種染色體UPD的3.0%。UPD(16)絕大多數(96.4%)為16號染色體完全性UPD，極少數(3.6%)情況是16號染色體片段性UPD。UPD(16)絕大多數(89%～97.6%)為母源性UPD(16)[8]。并且，由于第一次減數分裂過程中16號同源染色體聯會過程中可發生交叉互換而重組，可導致UPD(16)染色體出現基因組大片段純合區域(regions of heterozygosity，ROH)區域，即UPD(16)mat染色體通常表現為包含isodisomy區域和heterodisomy區域的混合型單親異二體(uniparental heterodisomy，UPhD)[5]。父源UPD(16)較為罕見(2.4%～11%)，其形成機制大多是16號單體精子和16號缺體卵子受精后發生單體自救[8]。因此，絕大多數UPD(16)pat屬于單親同二體(uniparental isodisomy, UPiD)，其表型一般是由父源16號染色體上隱性致病基因突變的純合化(homozygosity)導致的。

Geneimprint數據庫(http:∥www.geneimprint.com/site/home)顯示16號染色體上的印跡基因(包括已明確或預測的基因)有7個。除此之外，近期也有研究表明16號染色體可能存在其他一些印跡基因參與UPD(16)mat相關表型的產生[9]。但是，16號染色體上印跡基因的功能及其與UPD(16)相關表型的關系并不明確，并且UPD(16)mat或UPD(16)pat病例的臨床表型特征缺乏一致性，變異度較大，從無臨床表現的正常個體到嚴重先天畸形的個體均有報道。因此，現有的數據并不支持UPD(16)mat或UPD(16)pat作為一種明確的印跡綜合征。文獻關于UPD(16)的報道多為個別病例報道，其在普通人群中的發生率未知。這類病例報道存在選擇偏倚，容易高估了UPD(16)的表型效應。另外，在一些特定疾病的群體研究中有報道UPD(16)的發生率。在具有Silver-Russell綜合征(Silver-Russellsyndrome，SRS)表型特征但病因未明的病例中，約2.1%的病例可檢出UPD(16)mat[10,11]。在一項包含2883例自閉癥患者的全基因組關聯研究中，檢出1例UPD(16)mat。在產前診斷中，若絨毛染色體顯示為16號染色體三體或其嵌合體時，胎兒羊水UPD(16)的發生率約為15%[12]。

據Scheuvens等[13]統計已報道的產前診斷的UPD(16)mat病例，大約70.9%(39/55)的病例表現為16號染色體三體和UPD(16)的嵌合體。

2.2 臨床特征 目前已知16號染色體三體嵌合體和(或)UPD(16)病例的臨床表型缺乏特異性，該類患者已報道的表型主要包括生長遲緩(產前和產后)、先天性心血管/骨骼/泌尿生殖系統結構畸形以及異常面容。文獻已報道的胎兒UPD(16)mat的表型譜與 16號染色體三體嵌合體(CPM或TFM)的表型譜具有相似性[14,15]。Scheuvens等[13]總結了16號染色體三體、UPD(16)mat嵌合體病例和16號染色體三體、BPD(16)嵌合體病例的表型譜，發現兩者之間的表型特征并不存在顯著差異。據此認為UPD(16)mat可能不是導致表型的主要因素，嵌合的16號染色體三體才是導致表型的關鍵因素[13]。然而需要注意的是，大多數產前診斷的UPD(16)mat病例同時伴有16號染色體三體限制性胎盤嵌合體(confined placental mosaicism，CPM)或真性胎兒嵌合體(truefetal mosaicism，TFM)，因此，在分析胎兒UPD(16)mat的潛在表型效應時，必須同時考慮16號染色體三體嵌合體CPM或TFM的可能[13]。

2.2.1 圍產期并發癥 胎兒期最常見的表型是胎兒宮內生長受限(fetal growth restriction，FGR)，大約56%的病例在中孕期開始出現FGR[13]。但是，UPD(16)mat是否為FGR的主要病因尚存爭議。目前尚無研究證實胎兒UPD(16)mat引起的印記基因表達失衡可導致FGR。雖然某些染色體(如6、7和11號染色體)UPD已明確與FGR相關，但是，由于UPD(16)mat病例大多數表現為胎盤和胎兒的16號染色體三體、UPD(16)嵌合體，16號染色體三體胎盤可引起胎盤功能不全，從而導致FGR[9,13,16]。Grati等[14]的研究也表明，16號染色體三體CPM與FGR或低出生體重具有顯著相關性。此外，也有個別UPD(16)mat胎兒發生宮內死亡、羊水過少的病例報道[17]。

16號染色體三體嵌合體和(或)UPD(16)還與孕婦圍產期并發癥相關，其中早產的發生率約為78%，妊娠期高血壓和子癇前期的發生率約為8.3%[11]。近期2篇文獻分析了16號染色體三體嵌合體/BPD(16)、UPD(16)(CPM或TFM)與圍產期并發癥的關系，研究顯示產前診斷的16號染色體三體嵌合體和(或)UPD(16)病例，其圍產期并發癥和先天畸形的發生率較高[14,15]。剖宮產、早產、妊娠期高血壓/子癇前期、未足月胎膜早破及妊娠期糖尿病的發生率分別為73.8%、71.4%、38.1%、11.9%及4.8%。低出生體重兒發生率和新生兒NICU入住率分別為73.8%和88.1%[15]。因此，對于產前診斷為16號染色體三體嵌合體和(或)UPD(16)的病例，不僅要定期監測胎兒的宮內生長發育狀況，而且也要密切關注潛在的產科并發癥以及新生兒期并發癥。

2.2.2 先天畸形

2.2.2.1 心血管系統 心血管畸形相對較為常見。已報道的類型包括：室間隔缺損、房間隔缺損、卵圓孔未閉、動脈導管未閉、主動脈縮窄、右室雙出口、持續性左上腔靜脈、單臍動脈和三尖瓣關閉不全等。

2.2.2.2 骨骼系統 骨骼系統畸形的發生率僅次于心血管系統。已報道的類型包括：長頭/斜頭/小頭畸形、顱骨不對稱、寬額頭、小頜畸形、脊柱側凸、長骨短、屈曲指和并指/趾等。

2.2.2.3 泌尿生殖系統 尿道下裂較為常見，在男性個體中發生率約為29.2%。其他已報道的類型包括：腎發育不良、腎積水、腎缺如、異位腎和隱睪等。

2.2.2.4 異常面容 面部特征不顯著，且個體間變異度較大。

其他已報道的先天畸形還包括肛門閉鎖、肺發育不良、小腦發育不全、體蒂異常、氣管食管瘺和膽囊缺如等。

2.2.3 神經發育障礙性疾病或精神疾病風險 Sparks等[15]的研究顯示，大部分16號染色體三體嵌合體和(或)UPD(16)兒童具有正常的神經發育水平和良好的生活質量。其中，約81.8%的16號染色體三體嵌合體學齡期兒童可以接受正常教育，只有6.1%的兒童需要接受特殊教育。

非嵌合型的UPD(16)mat尚缺乏長期預后的隨訪研究，該類患者神經發育障礙性疾病或精神疾病等的患病風險未知。但是，目前或許可以參考16號染色體三體嵌合體的相關研究。絕大部分UPD(16)mat病例(不包括UPiD引起隱性致病基因突變純合化的病例)無智力障礙表型的報道[8,13]，但是，在Inoue等[10]報道的2個具有SRS表型特征的UPD(16)mat病例，卻表現為輕度智力障礙(IQ分別為51和67)。此外，極個別病例表現出自閉癥、輕度語言或運動發育遲滯[10,13,18]。

2.3 治療與預后 16號染色體三體嵌合體、BPD(16)、UPD(16)病例多為散發的病例報道。目前尚無大樣本量的治療與預后的評估研究。

2.3.1 圍產期及新生兒期監測與治療 16號染色體三體嵌合體、BPD(16)、UPD(16)常合并FGR、妊娠期高血壓、子癇前期及早產等圍產期并發癥，因此，孕期應該通過胎兒醫學醫師和產科醫師的評估與指導，做好高危產婦和胎兒的密切監測、管理與治療。同時，16號染色體三體嵌合體、BPD(16)、UPD(16)也與低出生體重兒及新生兒低Apgar評分相關，新生兒可能需要轉診至新生兒科監測及治療。

2.3.2 生長 需轉診至兒科，進行生長水平及生長速度的監測、評估和治療。

2.3.3 先天畸形的治療 已報道的16號染色體三體嵌合體、BPD(16)、UPD(16)相關先天畸形表型異質性高，但是較常見的是心血管、骨骼及泌尿生殖系統等的發育異常，可轉診至相應?？七M行藥物和/(或)手術治療。文獻已報道的各種先天畸形并不是嚴重的致死致殘畸形，出生后的醫學干預及治療或許可以極大地改善這類患者的生存及生活質量。

2.3.4 神經發育障礙性疾病 對于有發育遲滯證據的兒童，需早期進行適當的評估測試，并進行相關干預治療；對于學齡期兒童，通過適當的神經心理學測試，有助于制訂個性化教育計劃。

2.4 實驗室檢查 如上所述，16號染色體三體嵌合體、BPD(16)、UPD(16)病例通常不具有高度特異性表型，一般不進行靶向性產前檢測，但是臨床上對于非整倍體無創篩查陽性(16號染色體數目異常)但產前樣本(絨毛、羊水或臍血)核型分析、FISH、多重連接探針擴增技術(multiplex ligation-dependent probe amplification，MLPA)或實時熒光定量PCR結果為陰性或提示16號染色體三體嵌合體時，尤其是胎兒超聲提示FGR、胎兒心血管、骨骼、泌尿生殖系統結構畸形或胎盤功能不全等情況，應考慮采用進行UPD(16)檢測。

2.5 再發風險評估及遺傳咨詢意見 UPD(16)的形成與16號染色體三體密切相關。UPD(16)的形成機制主要包括：三體自救、配子互補、單體自救和有絲分裂不分離。16號染色體三體嵌合體、BPD(16)、UPD(16)可能的機制是三體自救和有絲分裂不分離(合子后可以形成三體的合子)，可以排除其他類型機制(單體自救和配子互補一般不產生嵌合體，也不會形成三體的合子)。

16號染色體三體嵌合體、BPD(16)、UPD(16)的再發風險評估還需考慮UPD(16)的形式。①16號染色體完全性UPD：先證者的親代染色體一般為正常核型。因為完全性UPD(16)主要是合子后的三體或單體自救機制導致，通常為新發的，再發風險非常低。②16號染色體片段性UPD：若先證者的親代染色體為正常核型，則再發風險較低；若先證者的親代攜帶16號標記染色體或累及16號染色體的易位或倒位，則需要根據染色體異常的類型進行再發風險的評估。