染色体微阵列分析在产前诊断中的应用
魏优旃染色体微阵列分析(chromosomal microarray analysis，CMA)技术是一项高分辨率的全基因组筛查技术，可以检出大多数通过传统核型分析可以检出的染色体不平衡性改变，以及那些被称之为拷贝数变异(copy numbervariants，CNV)的微小缺失和重复。CNV可导致很多人类疾病，包括神经发育性疾病以及先天性异常，如先天性心脏病。CMA是先天性异常和神经发育性疾病产后诊断的一线检测技术，并被证明在产前诊断中也是一项有价值的诊断技术。CMA可用于未经培养的DNA样本，包括从CVS和羊膜腔穿刺术中获得样本，因此较核型分析的检验周期更快。
标准的核型分析可以检出非整倍体、相对较大的染色体结构异常(5-10Mb以上的缺失和重复)、平衡性的易位和倒位。CMA比传统核型分析的分辨率高，可以检出低至50-100kb的缺失和重复。CMA也可以检出在核型分析中貌似平衡的重排的断裂点附近的CNV。
有一些大型的研究比较了CMA与传统核型分析在产前诊断中的应用。2012年美国国家儿童健康和人类发育研究所(NICHD)证明了对于异常超声表现者，CMA是最好的诊断技术。对于超声异常而染色体核型正常的胎儿，CMA在6%的病例中检出与临床相关的缺失和重复。对于超声结构正常、由于单纯高龄或非整倍筛查阳性而接受CVS或羊膜腔穿刺术的孕妇，CMA在1.7%的病例中检出与临床相关的缺失或重复。对4项大型研究(包括NICHD的研究)的系统回顾发现，在超声异常的病例中CMA的检出率达6.5%(201/3090)，在高龄孕妇中达1.0%(50/5108)，在其他行CVS或羊膜腔穿刺的人群中(如父母焦虑、血清学筛查阳性、染色体异常儿分娩史)可达1.1%(44/4164)。所有这些病例的核型分析均正常。
CMA相对于传统核型分析的另一个优势是这项技术不需要细胞，这可以使得检验周期大大缩短。CMA也可用于获自死产标本的石蜡包埋组织，因此，只要能获得足够量的高质量DNA，CMA就可以获得结果。来自死产合作研究网络(Stillbirth Collaborative ResearchNetwork)的基于人群的532例死产病例的结果显示，CMA较标准核型分析更易获得结果(87.4% vs 70.5%，p0.0001)，从而提高对遗传学异常的检出率(8.3% vs 5.8%，p=0.0067)。
由于CMA所寻找的是不平衡性改变，因此对于完全性平衡性的染色体重排，该技术是无法检出的，但是绝大多数的平衡性重排的表型都正常。另外，CMA无法提供基因不平衡性改变的染色体机制。例如，如果有一条完整的13号染色体的重复，CMA并不能鉴别是13三体还是不平衡性罗氏易位所致，后者需要进行有关再发风险的咨询。因此，对于那些需要除外可能会遗传的易位等病例还是需要进行核型分析的。CMA也不能检出低水平嵌合，有些微阵列技术不能检出三倍体。CMA也不能检出所有的CNV，比如那些不出现在检测平台上的区域，以及低于检测水平的小CNV。在有些情况下，产后CMA可以检出的CNV无法在产前被检出，因为产后CMA平台的分辨率要比产前CMA平台的要高。另外，CMA也无法检出局限于单个基因的点突变，包括那些可以致病的点突变，如镰形细胞性贫血、囊性纤维化，以及很多骨骼发育不良性疾病。
CMA的缺点之一是无法准确解释以往未报到过的CNV的临床意义，或无法准确预测那些和一些不同结局均有相关性的CNV的表型。CNV被分为良性、有临床意义(病)、临床意义不明确的(variant ofuncertain significance，VUS)这三类。VUS的总体发生率约为1-2%。由NICHD发起的多中心试验报道，在核型正常的病例中，病CNV的发生率为0.9%，VUS的发生率为1.5%。
如果有必要应提供进一步的检测。评估的第一步就是要明确父母一方是否具有和胎儿中所检测到一样的VUS。尽管新生的CNV更可能是病的，但即使父母与胎儿拥有同样的CNV也不总能排除胎儿异常的可能性。当我们解释VUS的时候，对包含有缺失或重复区域的基因进行评估是有帮助的。总体而言，相对于小的缺失而言，小的重复具有临床意义的可能性较小。
ACOG和SMFM都推荐“应向所有孕妇通过筛查或诊断性试验的方式提供胎儿非整倍体的评估，不管孕妇的年龄大小以及有无其他高危因素……应讨论筛查试验和诊断性试验之间的区别。”特别是当存在胎儿结构异常和/或胎儿死亡而需要进行遗传学分析时，尤其应推荐进行CMA检测，在这些情况下，CMA已取代了核型分析。ACOG和SMFM推荐对于胎儿结构正常的而又接受介入性产前诊断的孕妇可以进行核型分析或CMA检测，无论孕妇的年龄大小。
目前，有些学者推荐将CMA列为胎儿染色体检测的一线方案，有些学者则推荐仅将CMA应用于胎儿结构异常的病例以减少发现VUS的可能性。NICHD研究中发现，在超声结构正常且核型正常的胎儿通过CMA检出的有临床意义的异常的发生率为1.7%(1/60)。综合5个产前CMA研究的数据，在因为孕妇高龄而进行介入性产前诊断的3151例病例中，CMA检出传统核型分析所无法检出的异常率为0.5%。
如果核型分析发现了新生的貌似平衡性的染色体重排，则应考虑行进一步的CMA检测以除外在重排断裂点处的不平衡改变。一项纳入了239例产前核型分析提示平衡性重排的研究中，CMA发现在7.9%的病例中存在断裂点处的缺失或重复。对于明确标记染色体或环状染色体的染色体来源和基因内容方面，CMA也能提供有益的信息。
如果产前超声检查强烈提示胎儿罹患常见染色体非整倍体，如21、13、18三体或X单体时，则采用传统核型分析和/或快速FISH分析即可，这可以提供更快的检测周期，对于低水平嵌合以及除外易位性三体更加有效。如果传统核型分析或FISH结果正常则应考虑CMA检测。对于那些有复发性流产史的夫妇采用传统核型分析以检出潜在性的平衡易位是最合适的一线方案。
有些情况下在获得异常CMA结果之后应行核型分析。如果CMA提示近端着丝粒染色体(13,14,15,21,22)三体时，应行核型分析以除外不平衡性罗氏易位。根据片段大小，推荐采用FISH或核型分析以除外涉及更小CNV的遗传性重排，这将为再次妊娠提供再发风险的准确信息。
我们推荐应由经过训练的遗传咨询师、遗传学家、或其他专家在提供检测者应熟悉其实验室所采用的微阵列平台，包括VUS率。应告知病人，与传统核型分析相比，对于超声结构异常的病例CMA可以检出额外的6-7%的病CNV，对于超声结果正常的病例，CMA可以检出额外的1-1.7%的病CNV。VUS的发生率为1.4-2.1%。检测前咨询应包括对CMA能够检测到的疾病谱的讨论，包括严重的神经系统异常以及一些较轻的期发病的疾病。应告知病人CMA不能检出所有的遗传性疾病或综合征，包括与单个基因点突变相关的常染色体隐性疾病。CMA也可能会发现近亲关系以及非父源性关系。
可以采用提取自羊膜腔穿刺术、CVS、脐血、死产标本的DNA来进行CMA检测，更倾向于采用提取自绒毛间充质细胞和未培养羊水细胞的DNA来进行CMA检测，这可以缩短检验周期并避免培养的可能性。有些实验室要求同时提供母血标本，有些实验室要求同时提供双亲标本，以鉴别所检测到的CNV是遗传性的还是新发生的。
在产后诊断的情况下，CMA是用来解释已经存在的异常的原因，而在产前诊断的情况下，CMA是为了预测胎儿的结局。在很多产前诊断的病例中，很多病人选择进行CMA时为了确认没有有意义的发现。CMA被推荐对罹患多发性先天性异常、发育迟缓/智力障碍、和/或自闭症谱系疾病的病人进行评估的一线方案，在核型正常的情况下，CMA能够检出有临床意义的CNV的几率为15%。在产后诊断的情况下，明确诊断在很多方面对于父母而言都很重要，其中包括对寻求诊断的过程的终止，获取有关资源，未来对孩子怎样护理，以及对于再次妊娠的指导。发现一个有临床意义的CNV可以抵消发现VUS的负面影响。在产前诊断的情况下，尤其是对于超声结构正常的病例，VUS可能会带来相当的压力和焦虑，父母可能会因此选择终止妊娠。要想解释一个产前发现的CNV的意义会很困难，源于胎儿影像学发现的局限性，以及目前对于产前CNV发现和产后可能的表型之间的关系方面的信息非常有限。
为了减少发现VUS的可能性，很多专家提倡在产前诊断中采用靶向CMA而不是全基因组CMA。靶向CMA采用主要用于检出临床意义非常明确的CNV的平台，包括三体，或已被详细阐述的微缺失/微重复综合征。但是，靶向微阵列也会导致诊断产出降低的问题。在过去几年中靶向微阵列的探针密度已经增加，对CNV分类的知识也在增长，全基因组微阵列和靶向微阵列之间的差别也在日趋缩小。如前所述，产后CMA的分辨率要比产前CMA的更高，因此在有些情况下会检出产前CMA未能检出的CNV来。
最近来自国际上和国内的其他协会的指南都提倡将CMA应用于产前诊断中。ACOG和SMFM在2013年发表了关于微阵列技术在产前诊断中应用的联合推荐意见，推荐将CMA应用于胎儿结构异常和/或死产的遗传学分析，并推荐在这些情况下以CMA取代核型分析。对于胎儿结构正常者，采用核型分析或CMA分析均可。全面的检测前和检测后咨询，以及知情同意都是必须的。尽管ACMG发表了针对临床实验室的指南，但组织者却没有发表针对临床医生的有关微阵列在产前诊断中应用的指南。
妇产科医师协会和医学遗传学家协会申明，不推荐对于染色体结构异常低风险的妊娠进行CMA检测，但可将CMA作为超声或MRI发现胎儿结构异常病例的产前诊断性试验。
英国医学遗传合委员会的一个工作小组在2015年6月推荐对于下列一项或多项胎儿结构异常者进行CMA检测，包括孤立性的≥3.5mm的NT，核型分析提示性染色体非整倍体却不能以此来解释的超声异常。意大利人类遗传学协会2012年的申明提出，CMA仅可用于胎儿结构异常的遗传学分析的二线方案，作为对产前标准核型分析的补充，而不是取而代之，以及对于新发生的染色体重排和标记染色体的分析，以明确其染色体来源和基因成分。
应在行产前CMA检测前告知病人：“CMA是一项比常规核型分析或染色体分析更精细的遗传学检测，通过这项检测可以发现常规核型分析无法发现的异常。但是，有时候会发现一些临床意义不明确的小的异常，这可能会，也可能不会提示胎儿有问题。”
† CMA可以发现大多数核型分析能够检出的有意义的异常以及很多其他的遗传性疾病，但不能检出所有的遗传性疾病。
† 所检出的疾病的临床表现可能差异很大，从轻度到严重不等。对于一个既定的病人，不可能预测其结局。
† 所发现的遗传学改变可能会，也可能不会导致疾病的发生。有时需要获取父母双方的样本来帮助对结果的临床意义进行解释。
† 结果可能会期发病的疾病，该疾病并不影响新生儿期或儿童期时的健康，但在以后的生命中其严重性尚未知。出现这样的结果也提示双亲之一也罹患同样的期发病的疾病但尚未出现症状。