自然流产胚胎的遗传学病因研究进展

孙雷　樊祖茜

【关键词】自然流产;遗传;染色体;基因组;基因

中图分类号：R394.8;R714.21文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2022.06.013

自然流产是临床常见的生殖疾病，是指妊娠不足22周，胎儿体重不足500 g而自然终止妊娠者[1]。妊娠12周之前终止者称为早期流产，临床上多表现为胎儿发育停止，其发病率占临床妊娠的10%～15%，约占所有流产患者的80%[2～3]。不明原因的反复自然流产不仅给流产患者带来了严重的身体创伤，而且对下一次妊娠结果的未知性也使孕妇饱受着无尽的焦虑。导致自然流产的原因很多，如胚胎因素、母体因素、免疫功能异常和环境因素[4]。胚胎因素中染色体异常占自然流产的50%以上，而胚胎染色体的数目异常（包括非整倍体和多倍体）占染色体异常胚胎的86%以上[5]，是导致自然流产的主要原因[6～7]。目前，临床科研人员对夫妻双方的遗传学病因研究较多，而对胚胎自身基因变异的研究还相对较少。本文就胚胎组织的染色体核型、基因组拷贝数以及基因的突变和多态性等遗传学因素的研究进展进行综述。

1流产胚胎组织的染色体检查

早在1961年开始，就有了关于自然流产染色体异常的报告。1966年WHO公布了自然流产的染色体异常率为19.4%（综合资料显示788例中有153例染色体异常），随着研究逐渐增多，人们发现自然流产与染色体新发突变具有非常强的相关性，并认为自然流产中新形成的染色体结构异常和遗传一样重要。日本一项对1115例流产物的研究，揭示了自然流产中胎儿染色体异常占48.7%，从而充分证实了染色体异常不仅是流产的部分原因，而且是流产的主要原因，其研究还显示，对于新生儿常见的21号、18号和13号染色体异常，在染色体异常中仅占一小部分，因为大部分的异常（约80%以上）在孕期已经发生了流产，只有少部分染色體异常胎儿能够存活至出生。

国内对于自然流产染色体异常的研究起步相对较晚，从20世纪80年代才陆续有了流产相关的染色体检查的研究报道，其中大部分的研究还只是针对夫妻双方染色体的异常。直到1988年，国内报道了中国地区的早期妊娠的染色体异常频率、染色体的数目异常与结构异常的比例为42%，与日本学者的报道相符。随后，越来越多关于流产物染色体检测的报道证实了胚胎染色体的异常是导致自然流产的主要原因[8]。

早期的研究均采用细胞培养、染色体核型分析的方法检测染色体的异常。通过绒毛细胞培养和核型分析可以全面、直观地判断每条染色体数目和大的结构异常，客观地反映胚胎的遗传学信息。然而，由于流产组织多为陈旧标本，送检时多已腐烂变质和污染，导致绒毛细胞培养失败率高达10%～40%[9]。因此，高成功率的分子诊断方法成了流产物诊断的迫切需求。随着技术的进步，荧光原位杂交技术（FISH）、串联重复的定量荧光PCR技术（STR-QF-PCR）和多重连接探针扩增技术（MLPA）开始应用于流产物染色体检测中。同时，这些技术与患者临床表型的结合分析，让我们对流产患者的表型又有了进一步的认识。

白瑞芳等[10]应用FISH检测胚胎停育绒毛组织的13/16/18/21/22/X/Y染色体数目，染色体异常检出率为42.7%，同时，通过对比不同流产次数和患者年龄段的染色体异常，发现流产次数与染色体异常率没有明显的相关性，但不同年龄段的染色体异常分布存在差异。彭琼玉等[11]通过对流产组织的FISH研究检出了三体（28.57%）、性染色体单体（9.89%）、三倍体、双重三体、四倍体、嵌合体等多种类型的染色体异常。ISIDORI等[12]采用QF-PCR/MLPA联合分析技术检出染色体异常的比例为46.3%，其中74.4%为常染色体非整倍体，10.4%为三倍体，8.5%为性染色体非整倍体，3.7%为结构改变，2.7%为多重非整倍体，实现了所有染色体非整倍体、三倍体以及亚端区的结构不平衡改变的检测。黄霈等人[13]应用MLPA技术检测发现胚胎染色体异常可能是早期自然流产的重要原因，另外还发现，胚胎性别、孕妇年龄以及不同方式辅助生殖技术均与绒毛染色体异常的发生有一定关系。

因此，通过以上的研究显示，染色体的数目异常是导致自然流产发生的主要原因，同时，自然流产的细胞遗传学诊断，以及后续的染色体分子诊断技术对于自然流产的病因研究以及生育指导有着非常重要的意义。

2流产胚胎组织的基因组拷贝数检测

在早期的研究中，自然流产的遗传学检测主要采用细胞遗传的核型分析方法，以及后来发展起来的FISH、STR-QF-PCR和MLPA等分子诊断技术。这些方法可以检测染色体的数目异常和大的染色体结构变异，而随着研究的深入，人们逐渐发现，虽然自然流产胚胎染色体异常是导致自然流产的主要原因，但自然流产患者的胚胎组织中，也有一部分是由于小的染色体结构异常（胚胎基因组水平的微缺失、微重复）造成，因此，传统的染色体核型分析已经不能完全满足对于流产物遗传病的检测需求。目前，用于基因组拷贝数检测的方法主要有染色体微阵列技术（CMA）和二代测序技术（NGS）等分子遗传学技术。

LEVY等[14]通过对2392例流产物样本的回顾性研究发现，除了检测出常规的染色体数目异常外，还检出了12例（1.6%）基因组拷贝数改变和3例（0.4%）病基因组的单亲二体情况。WANG等[15]的研究显示，除了常规的染色体异常外，还发现了12例（2.2%）为致病性微缺失/微重复，10例（1.9%）为单亲等二体，以及15例（2.8%）不确定临床意义的变异。CHEN等[16]的研究发现非整倍体是最常见的异常（46.84%），其次是多倍体（8.16%）和结构染色体异常（3.95%），并且，通过logistic回归分析发现孕妇年龄越大、胎龄越小、先前流产次数越少，胎儿染色体异常的百分比明显越高。SAHOO等[17]采用CMA检测了核型分析失败的样本，其中90%以上的样本中取得了成功，并且除了可以识别常规的非整倍体和多倍体外，还可以有效检测基因组纯合性、基因组不平衡性以及母体细胞污染等情况，从而可以最大限度地提高灵敏度并减少假阴性结果。陈毅瑶等在579例异常样本中，检出了染色体数目异常489例（84.46%），染色体结构异常85例（17.38%），嵌合体27例（4.66%），并进一步发现了染色体异常比例与孕妇年龄、流产孕周有相关性[18～19]。

目前，基因组水平的微缺失和微重复检测已在自然流产患者中广泛应用。现有的研究显示，自然流产的遗传学病因不仅是染色体的数目异常，还有很大一部分存在基因组微缺失和微重复，以及单亲二体等异常。因此，相关研究可以更好地为临床医生的再生育风险评估提供依据。

3流产胚胎组织的基因检测

相关研究认为，自然流产特别是反复性自然流产有很大一部分是属于多基因遗传病，发病可能涉及多个基因位点的突变。目前，关于流产或流产风险相关的基因也是当前生殖方面遗传学的研究热点，但相关研究主要集中在对胚胎父母双方的基因多态性和突变方面，包括免疫、代谢、凝血、激素细胞因子等相关基因[20～23]。在自然流产方面，也有很多自然流产与基因相关性的研究报道[24～26]。通过对父母基因的研究，可以有效揭示出部分基因的变异可能会导致出现高风险自然流产的情况。

虽然对发生自然流产的夫妻进行基因多态性或突变研究可以了解部分基因导致自然流产的高风险，但是却不能明确流产发生的主要致病基因。因此，如果要发现准确的流产致病性基因，就需要采用染色体数目正常，没有微缺失和微重复的自然流产胚胎组织样本进行研究。目前，由于技术发展和样本获取等方面的原因导致流产胚胎组织的相关基因研究还相对较少。2013年SHAMSELDIN等[27]对一个反复流产家系首次进行全外显子测序（WES）检测，发现了流产的病因是由于CHRNA1基因的纯合突变导致的非免疫性胎儿水肿。2015年ALAMILLO等[28]的研究发现COL1A2、GBE1、OFD1和RAPSN等四个基因的变异可能与胎儿死亡或终止妊娠有相关性。2016年QIAO等[29]报道两个复合杂合基因DYNC2H1和ALOX15可能是导致反复流產的病因。2018年FU等[30]首次报道了采用外显子测序分析了286例流产物，并发现其中有32个基因可能与自然流产相关。随着技术的发展，全外显子测序在流产胚胎组织的基因诊断中越来越广泛[31～33]，在2021年新发表的几篇文章中，NAJAFI等[34]通过全外显子测序分析流产物的致病基因，发现了11个疑似导致流产的基因。ZHAO等[35]通过外显子测序的队列研究，发现了6个致病性变异，以及16个可能致病性变异。随着关于流产致病基因研究的深入，相信更多更准确的流产相关的致病基因会被揭示出来。

虽然人们已经认识到基因的变异也会导致流产的发生，但是由于基因数目多，分析难度大，因此，该部分的研究还处于初级阶段，还有很多未知的基因效应等待着开发和了解，相信在后续的很多年中，基因变异与流产的相关性将会是自然流产研究中的重点和热点。

4小结与展望

目前的研究已经证明，胚胎染色体的数目异常是导致流产的主要原因，胚胎染色体的微缺失、微重复也是导致流产的部分原因。但是，仍然还有部分流产未能找到病因。全外显子测序用于夫妻双方基因的检查研究逐渐增多，并且也找到了部分高风险基因。但是，目前关于流产胚胎的基因方面研究还相对较少，因此，后续还需要更多关于流产胚胎的全外显子检测，以尽可能全面地了解流产的遗传学病因。

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（編辑：潘明志）