來源：Lai S, Zhang X, Feng L, He M, Wang S.The prenatal diagnosis and genetic counseling of chromosomal micro-duplication on 10q24.3 in a fetus: a case report and a brief review of the literature. Medicine 2020;99:42 (e22533).
整理：出生缺陷咨詢工作站
日期：2021年11月9日
基因組失衡是造成先天性畸形的主要原因，而先天性畸形可導致患者終生殘疾，從而在經濟、心理和生理層面上給整個家庭、社會和國家?guī)沓林氐呢摀?。先天性畸形在活產兒中的發(fā)病率為5%，全球每年平均有300,000名新生兒在出生后4周內死于先天性畸形。先天性畸形的遺傳學病因復雜，其中包括染色體缺失和重復。
手足裂畸形(Split-hand/split-foot malformation, SHFM)又稱為缺指(趾)畸形，是以肢端正中軸受累為特征的最復雜先天性肢體畸形之一，表現(xiàn)為并指/趾畸形，手/足中央裂隙，指骨、趾骨、掌骨或跖骨缺如/發(fā)育不全。本病較罕見，新生兒發(fā)病率為1/ 8500-25,000，約占所有肢體缺陷的15%。SHFM有多個致病基因，目前已在人類基因組定位到7個位點，分別為SHFM1 (7q21.3)、SHFM2 (Xq26)、SHFM3 (10q24.3)、SHFM4 (3q27)、SHFM5 (2q31)、SHFM6 (12q13.11-q13) and SHFM/SHFLD (17p13.3)。SHFM存在表型異質性，不同家系、不同個體甚至同一個體的不同肢體之間表現(xiàn)度都不相同，表型譜從并指/趾畸形到少指/趾畸形，再到單指/趾畸形。SHFM分為單獨發(fā)生的非綜合征型以及合并其他畸形的綜合征型。SHFM既有家族性病例，也有散發(fā)性病例，提示所有遺傳方式均有可能。其中最常見的是常染色體顯性遺傳，而常染色體隱性遺傳或X連鎖遺傳比較罕見。
目前有關SHFM的病例報道和遺傳學研究大多數(shù)是家族性病例，只有少量散發(fā)性病例。本文報道了一例胎兒發(fā)生染色體10q24.3重復的散發(fā)性病例，旨在提供本病相關的臨床和分子遺傳學信息，討論其可能的發(fā)病機制，提出一些有助于后續(xù)分子遺傳學檢測識別致病突變的產前診斷信息，并且強調遺傳咨詢的重要性，對于父母終止妊娠的決策產生影響，特別是散發(fā)的SHFM病例，從而減少先天性畸形和發(fā)育障礙兒的出生，減輕患病家庭的經濟、心理和生理負擔。
孕婦，29歲，G1P0，頭胎。非近親結婚。夫婦雙方及其同胞和親屬無類似的畸形病史。早孕期胎兒系統(tǒng)檢查無特殊。孕23周系統(tǒng)超聲發(fā)現(xiàn)胎兒手足畸形。雙手見指骨和掌骨缺如，其中左手僅剩第2指，右手僅剩第5指（圖2）。雙足中央有較深的裂隙，可見并趾畸形，部分足趾缺如，趾骨和跖骨缺如，似龍蝦爪（圖2）。由于費用問題患者放棄進行分子遺傳學檢測。經過遺傳咨詢，患者決定終止妊娠。給予利凡諾引產一名24周大的死嬰，產后可見雙足裂，呈龍蝦爪形，而指骨和掌骨部分缺失，左手僅余第2指，右手僅余第5指（圖1），與產前系統(tǒng)超聲所見相符。行胎兒臍帶取樣和高通量DNA測序分析，檢出染色體非整倍體和大于100Kb的拷貝數(shù)變異。
染色體分析結果：seq [hg19] dup (10) (q24.31-q24.32) (Chr10:g.102900000–103500000dup)，重復區(qū)域為10q24.31-q24.32，大小為0.60M，約占SHFM3的7%；seq [hg19] dup (1) (q34.1p33) (Chr1:g.45220000–46820000dup)。上述發(fā)現(xiàn)并無明確的致病信息和報道（圖3）。因此此胎兒診斷為由特殊基因重復綜合征引起的散發(fā)性SHFM3。
有報道發(fā)現(xiàn)一些疾病和染色體亞顯微水平的重復、缺失或倒置有關。此類疾病應歸屬于基因組疾病，而非經典的孟德爾遺傳病。SHFM是以手足中央裂、缺指趾畸形、掌骨/跖骨發(fā)育不良以及并指趾畸形為特征的一種肢體畸形。SHFM可能由肢芽形態(tài)發(fā)生時期的發(fā)育信號異常所致。雖然其胚胎學機制尚未完全明確，但可能和肢端外胚層頂嵴(AER)中部形成障礙有關系。SHFM存在明顯異質性，可由多種基因和位點突變所引起。單純SHFM目前至少發(fā)現(xiàn)了7個遺傳位點，分別是位于7q21的SHFM1，位于Xq26的 SHFM2，位于10q24的 SHFM3，位于3q27 的SHFM4，位于2q31 的SHFM 5，位于12q13的 SHFM6以及位于17p13 的SHFM/SHFLD。
約20%的SHFM是由SHFM3位點重排所致。人類染色體10q24區(qū)域重復與手足裂畸形(SHFM3)相關，但其表型變異較大，外顯率降低。1995年Nunes首次發(fā)現(xiàn)SHFM3位于10q24–q25。2003年de Mollerat等報道了伴SHFM3微重復的家族性和散發(fā)性非綜合征型SHFM病例。之前研究發(fā)現(xiàn)的最大重復至少累及6個基因，其中包括LBX1(ladybird homeobox 1)，BTRC(a轉導素重復序列包含蛋白)，POLL(DNA聚合酶λ)，DACTYLIN的部分片段(FBXW4, F-box and WD repeat domain containin 4)。最小的重復大小約為325Kb，僅包含BTRC和 POLL等2個基因。
然而，SHFM在不同家系或個體之間的表型高度可變。因此本病潛在的分子缺陷可能是該位點的基因功能障礙或其中一個/多個基因過表達。染色體10q24異常引起肢體發(fā)育異常的機制尚不明確。該重復區(qū)域內、鄰近區(qū)域以及插入位點是尋找肢體畸形致病基因的最佳候選區(qū)域。
過去10年發(fā)表的大量臨床和基礎研究提高了我們對SHFM潛在分子和生物學機制的認識。其中最為人知的基因是TP63，該基因的突變與綜合征型和非綜合征型SHFM都有關。TP63結合位點大小為300Kb，包含其他幾個SHFM位點，提示這些位點可能包含SHFM相關的調控元件。FBXW4是F-box-WD40基因家族的成員，該家族成員負責編碼泛素連接酶亞基，可靶向結合磷酸化蛋白進行降解。該蛋白可能在胚胎肢芽AER形成過程中發(fā)揮作用。BX1和 TLX1均為HOX基因，在肢體沿近-遠端軸線發(fā)育過程中起著重要作用。LBX1在中樞神經系統(tǒng)和骨骼肌組織中高表達，這可能和肌肉前體細胞遷移有關。TLX1又稱為HOX11，負責編碼T細胞白血病同源盒蛋白，高表達于結合骨組織，可起到維持尺橈骨正常發(fā)育的作用。BTRC在蛋白泛素化過程中發(fā)揮作用，而泛素化涉及到多種信號轉導過程，包括Wnt/a-catenin、Sonic hedgehog和NF-êB。SHFM3區(qū)域內發(fā)生BTRC重復可能導致ART的 a-catenin水平降低，繼而產生缺指趾畸形。BTRC也在NF-êB通路中發(fā)揮作用；其作用涉及到SHFM3區(qū)域內的另外2個基因，即IKKa和NF-êB2。NF-êB信號轉導調控是維持AER和肢體正常發(fā)育所必需的。敲除小鼠IKKa目標區(qū)域可對NF-êB起到抑制作用，導致肢體和皮膚畸形。BTRC作為泛素蛋白連接酶復合物的成分，可靶向結合IKKa進行降解，最終激活NF-êB信號通路。BTRC過表達可能導致IKKa水平下降，引起SHFM3表型。上述信號通路均與肢體發(fā)育有關，因此BTRC呈劑量依賴性表達可能與SHFM3表型有關。FGF8也定位于SHFM3的關鍵區(qū)域，可經AER信號轉導誘導和調控肢芽發(fā)育模式。FGF8小鼠同源基因在整個AER部位高度表達。其在早期肢體外胚層失活可導致遠端骨骼發(fā)育不全/缺如，并影響SHH和BMP2基因的表達。
指/趾發(fā)育不全(Dactylaplasia, Dac)小鼠研究表明SHFM表型的外顯率可能和基因-基因相互作用有關。一項自發(fā)性SHFM小鼠模型研究以及SHFM家系研究表明此病可能呈現(xiàn)復雜的遺傳方式。SHFM相關基因相互之間可能存在復雜的互作網絡關系。Dac是發(fā)生于小鼠的一種遺傳性肢體畸形，其特征為中指/趾缺如、掌骨/跖骨發(fā)育不全/缺如以及并指/趾畸形。人類和小鼠的SHFM3區(qū)域（定位于19號染色體的Dac位點）高度同源。因此Dac小鼠被認為可用作人類SHFM3的動物模型。Dac突變小鼠缺指/趾的發(fā)生和AER特定部位的細胞死亡增多有關系。Dac小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)小鼠和人類的修飾基因在Dac位點相關SHFM的發(fā)病過程中發(fā)揮作用，并可影響該表型的外顯率和變異性。
SHFM存在遺傳異質性，目前已發(fā)現(xiàn)7個致病位點。由于外顯率下降、表型變異、非孟德爾遺傳、偏分離和性別差異等問題，遺傳變異在父親和兒子之間的傳遞會受到跨代遺傳的影響。SHFM既有散發(fā)性病例，也有家族性病例；顯而易見，難以對SHFM病例進行產前診斷和遺傳咨詢。此外，有較多病例似乎存在復雜的突變/染色體畸變，此類SHFM應視為雙基因或多基因疾病。因此尋找先證者的遺傳學病因對整個家庭有實際意義。有關SHFM的遺傳咨詢必須結合一系列相關的遺傳學檢測才能為患者提供可靠和有用的信息。如此不僅可對重要的發(fā)育相關基因進行檢測，而且對直接進行基因定位分析和靶向基因檢測有幫助，從而有助于為其他家庭成員提供更為準確的信息。
SHFM的診斷需要結合謹慎的臨床評估以及相關細胞遺傳學/分子遺傳學檢測。產前系列常規(guī)超聲檢查對遺傳標記的篩查至關重要，比如早孕期NT增厚和鼻骨缺失，中孕期頸項皮膚皺褶增厚、長骨縮短、心室內強光點以及脈絡叢囊腫。超聲檢查需要采取連續(xù)順序追蹤的方法。另外需對胎兒器官進行中孕期系統(tǒng)超聲檢查。中孕期產前超聲對胎兒畸形的檢出率約在50%-70%之間。染色體病或遺傳病的產前診斷需利用羊水、絨毛和胎兒細胞培養(yǎng)進行染色體核型分析和分子生物學檢測。如發(fā)現(xiàn)胎兒畸形，需進行相應的治療和干預。
本研究建議根據(jù)SHFM不同病因發(fā)生頻率的相對大小制定遺傳學診斷檢測方案（如細胞遺傳學/分子遺傳學檢測）。首先，適于非綜合征型SHFM和SHFLD的首選檢測方法為高分辨率染色體分析和全基因組水平的aCGH。有較多病例是由染色體重排或特殊的基因組微重復所引起。aCGH不僅能夠檢出上述染色體變異，而且可識別其他染色體非平衡畸變（累及不同位點的亞顯微水平重排），因此無疑是最佳的選擇。絕大多數(shù)SHFM相關變異累及的基因組DNA片段大小均在幾百Kb左右，因此aCGH平臺的分辨率要求不高。每個單倍體基因組使用分辨率約為180K寡核苷酸探針的常規(guī)檢測平臺就足以識別出大部分的潛在拷貝數(shù)變異。其次，在SHFM患者中，TP63基因測序也是一項重要的診斷檢測方法，因為有10%-16%的單純SHFM由該基因的點突變所引起。此類突變可為新發(fā)，也可能呈常染色體顯性遺傳，有50%的復發(fā)風險。TP63突變可完全外顯，但表型高度可變。第三，在染色體大片段畸變（如7q21-q22[SHFM1位點]缺失或易位，或2q31缺失[SHFM5位點]）相關的部分SHFM病例中，只需使用常規(guī)核型分析進行診斷。因此常規(guī)核型分析仍有用處，有類似于分子遺傳學檢測的價值，因為它對SHFM1或SHFM5位點相關患者而言是一種相對便宜和有效的選擇。核型分析相比aCGH的最大優(yōu)勢在于能夠檢出SHFM1位點罕見的染色體平衡重排，比如易位。
如非綜合征型SHFM明顯呈常染色體隱性遺傳，或者排除常見的常染色體顯性遺傳伴生殖系嵌合病因后懷疑為常染色體隱性遺傳，應考慮對WNT10B和DLX5基因進行測序。最近一項研究發(fā)現(xiàn)了包含WNT10B基因的SHFM6位點，SHFM6位點相關SHFM呈常染色體隱性遺傳，由WNT10B純合或雜合突變所引起。最近有報道從一個家系中發(fā)現(xiàn)了DLX5基因同源域純合突變相關的其他常染色體隱性遺傳性SHFM。
在此情況下，先證者同胞的復發(fā)風險極低，但其后代的復發(fā)風險較高，在30%-50%之間。因此為保障生育后代的健康，臨床醫(yī)生為SHFM家庭提供遺傳咨詢和指導顯得至關重要。首先，這樣做可以幫助受累患者或高風險個體理解胎兒畸形的遺傳學病因，有助于臨床醫(yī)生為患者提供預防、支持和臨床管理。
其次，它可為實際的風險評估提供可靠的技術保障，促進家庭生育計劃的制定以及產前或植入前診斷。例如，對于已知致病基因的SHFM家庭，如要求進行植入前遺傳學診斷，臨床醫(yī)生應按以下步驟進行操作：
（1）先對所有病例進行分析，再為夫婦或其他家庭成員制定遺傳學檢測方案。
（2）然后針對患者家系的特定致病基因制備特異性探針，并確定用于遺傳學診斷的實驗室檢測方法。
（3）監(jiān)測和調節(jié)排卵周期完成體外受精，并繼續(xù)受精卵培養(yǎng)，形成早期胚胎，接著通過活檢獲取胚胎細胞進行遺傳學診斷和檢測。（4）最后選擇不攜帶致病突變的胚胎進行移植，注意整個過程需及時無誤。植入前遺傳學診斷適用于所有SHFM患者或已知致病基因的攜帶者。對于上述兩類人群，在妊娠早期或中期采集和分離胎兒細胞（如絨毛、羊水和臍帶標本）進行遺傳學診斷可為父母終止或繼續(xù)妊娠的決策提供支持。產前遺傳學診斷是促進生殖健康的重要診斷方法，對遺傳病的防治具有重要意義。
最后，產前診斷和遺傳咨詢通過排除可能的致病突變，可能減少先天性畸形和發(fā)育障礙給有生育要求的患者或高危個體帶來的負擔。
SHFM分為非綜合征型和綜合征型，而綜合征型SHFM的臨床和遺傳學評估均極其復雜。本病尚需進一步的研究，以幫助婦產科醫(yī)師提高臨床和遺傳學診斷能力，從而為患者提供恰當?shù)漠a前遺傳學咨詢和指導以及制定合理的生育計劃。
圖1 引產胎兒外觀
雙足裂，呈龍蝦爪形，雙手指骨和掌骨部分缺失，其中左手僅余第2指，右手僅余第5指。
圖2 中孕期胎兒系統(tǒng)超聲檢查
胎兒手足畸形，雙手可見指骨和掌骨缺失，左手僅余第2指(B)，右手僅余第5指(A)。雙足中央有較深的裂隙，并趾，部分趾骨和跖骨缺如，呈典型的龍蝦爪形(C, D)。
圖3 胎兒全基因組分析結果
結果發(fā)現(xiàn)10號染色體的seq[hg19]dup(10)(q24.31-q24.32) (Chr10:g.102900000–103500000dup)以及1號染色體的seq[hg19] dup(1)(q34.1p33) (Chr1:g.45220000–46820000dup)
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