中等覆盖率的全基因组测序（WGS）和临床外显子组测序在胎儿先天性心脏病诊断中的价值

《Future Science OA》：Prenatal diagnostic value of medium-coverage WGS and clinical Exome sequencing in fetal congenital heart disease

先天性心脏病胎儿产前诊断中整合中覆盖全基因组测序（CMA-seq）和临床外显子测序（CES）可显著提升遗传异常检出率，非孤立型病例（47.3%）高于孤立型（31.3%），右心室流出道梗阻（44.3%）和心脏外畸形相关病例检测率更高，证实多组学联合检测对产前诊断及个性化管理的价值。

　　中国先天性心脏病（CHD）是导致婴儿发病率和死亡率的主要原因之一，给医疗体系和家庭带来了沉重的负担。尽管产前通过胎儿超声心动图进行诊断已成为常规手段，但由于胎儿体位、母体因素等限制，仍存在较高的漏诊率，因此探索遗传机制对于提升诊断准确性和管理策略具有重要意义。本研究回顾性分析了2021年12月至2024年3月期间，在郑州大学第三附属医院确诊为CHD的412例胎儿，探讨了结合中等覆盖全基因组测序（CMA-seq）与临床外显子组测序（CES）在产前CHD诊断中的应用价值。

研究结果显示，遗传异常在36.4%（150/412）的胎儿中被检测到，其中P/LP（致病或可能致病）的诊断率达到了19.4%（80/412）。在非孤立性CHD病例中，遗传异常的检出率（47.3%）显著高于孤立性病例（31.3%）。染色体非整倍体，如21三体综合征和18三体综合征，是常见遗传异常类型。CMA-seq在右心室流出道阻塞和左心室流出道阻塞的病例中检测到了较多的致病性拷贝数变异（CNVs），而CES则在复杂CHD病例中提高了单核苷酸变异（SNVs）的检出率，特别是涉及关键基因如DNAH家族、GATA和MTHFR的变异。

本研究采用的CMA-seq技术具有高通量、高分辨率和相对低成本的优势，能够检测到小于100 kb的CNVs，覆盖了超过一半的临床相关变异。CES则专注于检测外显子区域及部分内含子边界区域的变异，有助于识别更多与CHD相关的单核苷酸变异和插入缺失（indels）。此外，研究还发现，非孤立性CHD病例中，异位性心脏发育异常（Hex）和异常肺静脉连接（APVC）的遗传异常检出率最高，分别为59.1%和39.5%。这些结果表明，遗传因素在非孤立性CHD中的作用更为显著，为产前诊断提供了新的视角。

在遗传咨询方面，医院采取了全面的策略，帮助面临终止妊娠决定的父母了解CHD的具体情况、严重程度以及对儿童未来健康和发展的潜在影响。由胎儿心脏病专家、遗传学家和伦理学家组成的团队，从医学干预和长期预后等多角度为父母提供信息支持，同时考虑到中国家庭和社会价值观的重要性，强调了遗传咨询在理解遗传病复发风险和遗传检测选择中的作用。这种非指导性的咨询方式尊重了父母的自主决策权，确保其在充分信息基础上做出符合自身价值观的选择。

研究还通过统计分析，揭示了不同CHD亚型中遗传变异的分布情况。结果显示，CMA-seq和CES的结合显著提高了产前CHD诊断的准确性，特别是在复杂和非孤立性病例中。例如，在右心室流出道阻塞（RVOTO）和左心室流出道阻塞（LVOTO）等亚型中，CES检测到更多的SNVs，而CMA-seq则在CNVs的识别上表现出色。此外，研究还发现，非孤立性病例中，染色体非整倍体的检出率明显高于孤立性病例，进一步支持了基因剂量失衡在CHD发生中的重要作用。

讨论部分指出，染色体非整倍体在CHD胎儿中的分布具有一定的临床意义。例如，21三体综合征在本研究中是最常见的非整倍体类型，占所有非整倍体病例的61.1%。其中，心脏畸形以室间隔缺损为主，占27.3%。同时，RVOTO病例中CNVs的负担明显高于其他CHD亚型，这与之前的临床研究结果一致。研究还强调了基因剂量失衡在CHD发病机制中的关键作用，而非单一基因的点突变，这为未来的基因检测策略提供了参考。

外显子组测序（CES）在产前诊断中的应用也显示出其重要性。研究发现，CES在RVOTO、LVOTO、CTD（如法洛四联症）和室间隔缺损等亚型中具有较高的诊断价值。这与欧洲和美国的前瞻性研究结果一致，即CES在检测流出道或多个病变的CHD病例中，比传统的染色体微阵列分析（CMA）技术具有更高的检出率。此外，研究还指出，CES在识别某些基因突变方面具有优势，如NOTCH1、SMAD6、JAG1和DLL4等与心脏发育相关的基因，这些突变可能影响瓣膜形成和心室排列，从而导致心脏结构异常。

在异位性心脏发育异常（Hex）病例中，未检测到致病性CNVs，但发现了多个可能致病的变异，主要集中在轴突动力蛋白基因如DNAH1、DNAH5和DNAH10。这些结果支持了已有研究，即纤毛功能障碍与左右不对称发育异常之间存在密切联系。此外，研究还发现，非孤立性CHD病例中，致病性SNVs的检出率（16.8%）显著高于孤立性病例（13.5%），进一步强调了在存在额外器官异常的情况下，CHD的遗传复杂性更高。

本研究的局限性在于其回顾性设计可能导致一定的选择偏差，且尽管样本量较大，但仍可能无法全面覆盖所有与CHD相关的遗传变异。此外，高分辨率技术如CMA-seq和CES可能在某些情况下无法检测到深内含子变异或表观遗传修饰等其他类型的突变。因此，未来的研究需要在更大规模的队列中进行，并探索更多样化的遗传检测方法，以进一步验证和扩展当前的发现。

总之，本研究证实了染色体非整倍体、致病性CNVs和SNVs在胎儿CHD中的重要作用。结合CMA-seq和CES的综合检测方法显著提高了产前CHD诊断的准确性，特别是在复杂病例中。这种全面的检测策略不仅有助于识别遗传病因，还为产前咨询和决策提供了更可靠的依据。在郑州大学第三附属医院的研究背景下，该方法也符合中国中部地区对家庭健康和遗传风险控制的文化重视，为产前诊断的临床实践提供了新的思路和工具。