《Frontiers in Genetics》：Chromosomal microarray analysis reveals the genetic etiology spectrum of pregnancy loss in 849 products of conception samples
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目的：表征经染色体微阵列分析（chromosomal microarray analysis, CMA）在妊娠流产的妊娠产物（products of conception, POC）中检出的染色体异常谱系及分布，并评估母亲年龄与上述异常检出率之间的关联，为遗传
目的：表征经染色体微阵列分析（chromosomal microarray analysis, CMA）在妊娠流产的妊娠产物（products of conception, POC）中检出的染色体异常谱系及分布，并评估母亲年龄与上述异常检出率之间的关联，为遗传咨询及再发风险评估提供依据。方法：2016年1月至2025年12月期间，北京嘉恩医院共接收852例妊娠流产女性的POC样本；其中849例按照厂商标准流程采用Affymetrix CytoScan 750K芯片成功完成分析，另有3例因福尔马林或酒精浸泡导致DNA不适于检测而被取消。所有检出的拷贝数变异（copy number variants, CNVs）均依据ACMG/ClinGen指南，通过综合数据库查询进行致病性评估。对染色体异常的类型、频率及分布特征进行描述性总结，并采用卡方检验、Cochran–Armitage趋势检验及单因素logistic回归评估母亲年龄与致病性异常检出率之间的关联。结果：62.19%（528/849）的样本检出异常，其中数目异常——三体、双三体、单体及多倍体（47例三倍体与6例四倍体）——占绝大多数（占异常样本的82.58%，436/528）。16三体与22三体最为常见，其次为X单体。其余92例样本包括其他非整倍体异常（n=35）、CNVs（n=52）及完全性葡萄胎（全基因组单亲二体，n=5）。致病性异常的检出率随母亲年龄增长而升高，由<30岁组的48.99%升至≥40岁组的73.81%（趋势P<0.001），≥40岁组相较于<30岁组的比值比显著升高（比值比=2.93，95%置信区间：1.76–4.89）。结论：在分析的849例POC样本中，62.19%检出经CMA可检测的染色体或基因组异常。由于CMA无需细胞培养，且可检出亚显微CNVs、杂合性缺失及单亲二体，其适用于POC的遗传学评估；然而，本研究未评估CMA相较于传统核型分析的增量诊断效能。
**研究背景与问题提出**
自然流产（spontaneous abortion, SA）指临床妊娠在胎儿可存活前发生的自然丢失，是早期妊娠最常见的并发症。全球估计约15%的妊娠发生流产，每年约2300万例；复发性自然流产（recurrent spontaneous abortion, RSA）指连续两次及以上妊娠丢失，约影响1%的女性。妊娠丢失发生率随母亲年龄显著升高，45岁及以上女性流产率达53%，而25–29岁仅为10%。妊娠丢失病因复杂，涉及遗传异常、解剖因素、内分泌功能障碍、免疫紊乱、血栓倾向及环境暴露等，其中以妊娠产物（products of conception, POC）的染色体畸变最为常见，约50%–60%的妊娠失败可归因于遗传异常，主要包括染色体数目异常与拷贝数变异（copy number variants, CNVs）。传统细胞遗传学技术包括G显带核型分析与荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization, FISH），但核型分析需活细胞培养，POC组织常难以满足，培养失败率高，且分辨率有限（通常5–10 Mb），难以可靠检出微缺失、微重复等亚显微失衡；FISH仅针对特定染色体区域，缺乏全基因组覆盖。染色体微阵列分析（chromosomal microarray analysis, CMA）为高分辨率全基因组筛查技术，结合单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）探针可同时检出CNVs、杂合性缺失（loss of heterozygosity, LOH）及单亲二体（uniparental disomy, UPD），且不依赖细胞培养，可检出小至50–200 kb的亚显微缺失与重复，已被专业学会推荐为妊娠丢失POC评估的一线遗传学检测。目前多数大规模POC的CMA研究基于西方人群，中国人群特异性数据相对有限。为此，研究人员对2016–2025年间849例连续POC标本采用整合CNV探针与SNP标记的Affymetrix CytoScan 750K芯片进行CMA，旨在阐明POC中染色体异常的类型与频率、表征CMA在非整倍体之外的贡献（包括CNVs、多倍体及UPD），并评估母亲年龄与染色体异常检出率的关联，为遗传咨询与产前风险评估提供循证依据。
**主要关键技术方法**
研究纳入2016年1月至2025年12月北京嘉恩医院遗传实验室接收的852例妊娠流产女性POC样本（来源为单中心连续队列），其中3例因福尔马林或酒精浸泡致DNA不适于检测被取消，849例成功分析；样本包括绒毛776例（91.4%）、胚胎组织68例（8.0%）、脐带5例（0.6%），未行传统核型分析。主要技术方法包括：采用QIAamp Fast DNA Tissue Kit提取全基因组DNA并以琼脂糖凝胶电泳与Qubit法定量质控；采用Affymetrix CytoScan 750K芯片（含55万个拷贝数标记探针与20万个SNP探针）进行CMA，经消化、连接、扩增、纯化、片段化、标记、杂交、洗涤、染色与扫描，以ChAS软件及GRCh38（hg38）参考序列分析；依据ACMG/ClinGen指南并查询ClinVar、DECIPHER、UCSC、OMIM、ISCA及DGV等数据库进行CNV致病性分级；统计分析采用卡方检验、Cochran–Armitage趋势检验及单因素logistic回归。
**研究结果**
检测结果概览：849例中321例（37.81%）为阴性，即报告范围内未检出异常（缺失≥200 kb、重复≥500 kb、染色体臂内LOH≥10 Mb或末端区域≥5 Mb），阴性结果并不代表遗传学正常。528例（62.19%）为阳性，按互斥类别划分：三体312例（占阳性59.09%）、双三体16例（3.03%）、单体55例（10.42%）、其他非整倍体异常35例（6.63%）、多倍体53例（47例三倍体/近三倍体与6例四倍体/近四倍体，10.04%）、CNV结果52例（9.85%）、伴全基因组UPD的完全性葡萄胎5例（0.95%）。35例其他非整倍体异常为整条染色体非整倍体合并额外片段性失衡（如21三体合并X染色体微重复、16三体合并19号染色体LOH）或涉及三条及以上染色体异常者。
染色体数目异常：312例三体中，16三体81例（25.96%）最多，其次为22三体58例（18.59%）、13三体26例（8.33%）、21三体25例（8.01%）、18三体7例（2.24%），其他染色体三体115例（36.87%）。55例单体中54例（98.18%）为X单体，1例（1.82%）为21单体。另检出嵌合型非整倍体10例：8例嵌合三体（涉及15、3、8、13、9、2、12及22号染色体），2例嵌合单体（涉及X与21号染色体），并检出1例嵌合CNV（7q部分嵌合重复）。
多倍体异常与完全性葡萄胎：共检出53例多倍体异常（占阳性10.04%），包括47例三倍体/近三倍体（可导致部分性葡萄胎）与6例四倍体/近四倍体；另检出5例完全性葡萄胎（占阳性0.95%），以全基因组UPD为特征。
微缺失、微重复与UPD（CNVs）：共52例CNV结果，包括微缺失26.92%、微重复34.62%、复杂变异30.77%及UPD 7.69%；CMA检出的UPD表现为受累区域拷贝数中性LOH，本研究未确认其亲本来源；迄今未发现单条或部分染色体UPD与妊娠丢失相关的证据，但其存在可能增加胚胎隐性遗传病风险。按ACMG/ClinGen指南分级：致病性21例、可能致病性5例、意义不明确变异（variant of uncertain significance, VUS）21例、可能良性3例、良性2例；致病性与可能致病性合计26例，占全部CNVs的50.00%（26/52），涉及多条染色体。
染色体异常与母亲年龄：按<30、30–34、35–39、≥40岁分为四组，致病性变异（含染色体数目异常及致病/可能致病CNVs）检出率由<30岁组48.99%（73/149）升至30–34岁组55.81%（168/301）、35–39岁组61.54%（168/273）及≥40岁组73.81%（93/126）；组间差异有统计学意义（χ2=19.60，df=3，P<0.001），Cochran–Armitage检验呈显著线性趋势（z=4.33，P<0.001）。单因素logistic回归中，每增加一个年龄组致病性结果的比值增加1.38倍（95% CI：1.19–1.61；P<0.001）；与<30岁参照组相比，30–34岁组OR为1.32（95% CI：0.89–1.95；P=0.173），35–39岁组OR为1.67（95% CI：1.11–2.49；P=0.013），≥40岁组OR为2.93（95% CI：1.76–4.89；P<0.001）。由于分析未校正混杂因素，该关联应解释为观察到的关系而非母亲年龄独立作用的证据。
**讨论与结论**
本研究表征了单中心849例POC样本经CMA检出的染色体异常谱系与分布，主要发现为62.19%的样本检出可检测的染色体或基因组异常，与既往约50%–60%妊娠丢失归因于染色体异常的报道一致。异常谱以数目异常（含多倍体）为主，占异常结果的82.58%，以16三体（占三体25.96%）、22三体（18.59%，可能与其短臂末端22pter减数分裂易错有关）及X单体（55例单体中54例）为主。16三体高发与其着丝粒周围区域易重排及SOX8、TSC2等关键发育基因剂量敏感性的假说相符；X单体占优可能反映SHOX、XIST等X连锁剂量敏感基因在早期胚胎存活中的作用；而1号与19号染色体三体罕见，可能分别因1号染色体减数分裂不分离概率低及基因密度最高的19号染色体额外拷贝导致严重剂量失衡使发育极早期停滞。与既往大队列相比，本研究的62.19%位于已发表范围的高端：最大单实验室CMA系列在7396例成功结果中检出临床显著异常53.7%，一项涵盖5507例早期妊娠丢失的系统综述估计CMA相对核型的增量产出仅2%–4%，中国队列报道的检出率大体相当。本研究的贡献不在于方法本身（其已是妊娠丢失评估的既定最佳实践），而在于：属10年间（2016–2025）单一平台（CytoScan 750K）分析的最大单中心中国队列之一；采用趋势检验与logistic回归对母亲年龄关联进行正式统计学评估；整合UPD/纯合性分析，识别出传统核型无法检出的完全性葡萄胎。在非整倍体之外，CMA提供了额外临床相关信息：检出53例多倍体、52例CNV结果（其中50.00%为致病或可能致病）及5例提示完全性葡萄胎的全基因组UPD。三倍体多源于单倍体卵子与双精子或二倍体精子受精，四倍体主要源于第一次合子分裂失败或保留极体的卵子受精。完全性葡萄胎的检出具有直接临床意义，鉴于其滋养细胞肿瘤风险为18%–29%，且仅由芯片的SNP探针内容所独有实现，传统核型与FISH无法检出UPD。CNVs可能通过基因剂量效应发挥作用，微缺失与微重复等结构异常同为妊娠丢失的关键因素，尽管流产次数与胚胎染色体异常率之间的关系仍有争议。不平衡CNVs占所观察拷贝数异常的17.31%（9/52），可能源于父母平衡性重排，支持在指征病例中对双方进行核型分析的现行推荐。VUS比例较高（21/52）凸显解读的持续挑战及数据库成熟后重新分类的必要。较高的母亲年龄与较高可检出异常患病率相关，检出率由<30岁组48.99%升至≥40岁组73.81%（趋势P<0.001），该观察具生物学合理性，因减数分裂染色体不分离概率随卵母细胞年龄增加；但本研究无法推断因果关系与临床预测价值：分析未校正潜在混杂变量，且最年轻组近半数的检出率表明遗传风险绝非仅限于高龄母亲。这些发现因此支持而非强制在所有年龄组妊娠丢失评估中考虑CMA等高分辨率基因组检测。研究局限性包括：单中心队列可能引入选择偏倚，且无法排除849例是否代表该机构全部妊娠丢失或经选择的行CMA检测亚组，医院患者构成可能不完全代表普通人群；缺乏妊娠结局正常对照组；未行传统核型分析，故无法量化方法间一致性、传统细胞遗传学可检出异常比例及CMA增量诊断效能；未系统评估母体细胞污染这一POC研究中公认的误分类来源，且低水平嵌合检出受平台探针密度与分析阈值限制；阴性结果仅表示在限定报告范围内未检出异常，不应解释为遗传学正常标本，CMA亦无法检出平衡性重排、点突变或极小微小失衡；母亲年龄分析受额外临床变量（如BMI、吸烟、生育史及流产孕周）稀缺的限制，难以探讨内分泌、感染、环境及血栓倾向等潜在混杂因素，且纳入>24周妊娠样本意味着队列涵盖异质性孕周谱，其异常分布可能不同。研究结论（译文）：在分析的849例POC样本中，62.19%检出经CMA可检测的染色体或基因组异常。由于CMA无需细胞培养，且可检出亚显微CNVs、杂合性缺失及单亲二体，其适用于POC的遗传学评估；然而，本研究未评估CMA相较于传统核型分析的增量诊断效能。
