新一代测序技术和其在产前诊断领域的临床应用课件

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,新一代测序技术和其在产前诊断,领域的临床应用,新一代测序技术和其在产前诊断领域的临床应用,遗传病的分类,染色体病：,多基因病,单基因病：孟德尔遗传病,非典型遗传方式的单基因病,数目,结构,常规核型可见,微缺失，微重复,遗传病的分类染色体病：数目结构常规核型可见微缺失，微重复,染色体病,数目异常,整倍体：,四倍体：,92XXXX,，,92XXXY,三倍体：,69XXX,，,69XYY,，,69XXY,非整倍体：,单体型：,45,X; 45XX,-21,三体型：,21-,三体, 18-,三体,13-,三体,47

2、XXY(Klinefelter,综合征,),四体型：,48,XXXX; 48XXXY.,染色体病整倍体：四倍体：92XXXX，92XXXY三倍体：,染色体病,结构异常,倒位（,inv,）：,9,号染色体臂间倒位,缺失（,del,）：猫叫综合征（,5p-,重复（,dup,）,易位（,t,）：有无遗传物质的丢失,插入（,ins,）,环形染色体（,r,）,环形染色体（,r,）,双着丝粒染色体：（,dic,）,假双着丝粒染色体,（,psu dic,）,染色体病倒位（inv）：9号染色体臂间倒位缺失（del）：猫,染色体病的筛查与诊断,环形染色体（,r,）,筛查,血清学的筛查,无创胎儿非整倍体检测,（,

3、NIPT),诊断,取胎儿细胞进行核型分析,绒毛取样,取羊水,取脐带血,基因芯片（,CMA,）,全基因组测序,染色体病的筛查与诊断环形染色体（r） 筛查诊断,核型分析适用范围,主要针对染色体数目异常、大的结构异常,核型分析是产前诊断的基础。需要对胎儿细胞进行培养（包括绒毛、羊水、脐带血）,其是羊水细胞培养有一定的难度。,优点：价格便宜，直观、可以检查染色体数目异常及大的结构异常（,5 Mb,）,无法判断染色体上微小片段的缺失及重复异常。,核型分析适用范围 主要针对染色体数目异常、大的结构异常,严重智力低下：,100%,， 小头畸形,50%,枕骨扁平,53-82%,发际低,80%,颈部皮肤赘生皱褶

4、,80%,无意识做鬼脸,90%,眼距宽，外眼角上斜,80%,伸舌,各种先心病,手短、宽,通贯手（双手）,小耳朵,鼻根低平,21,三体,严重智力低下：100%， 小头畸形,21-,三体,NT6mm,鼻骨缺失,/,发育不全,长骨短,肾盂积水，,单独不作为穿刺指征,心脏缺陷,肠道强回声：,约,7% 21-,三体患儿,21-三体NT6mm,21,三体：,NT,厚，心脏畸形,301,21三体：NT厚，心脏畸形301,新生婴儿中的发生率为,13500-8000,，,父、母亲高龄,女孩比男孩发生率高，约为,3-41,寿命平均,70,天,18,三体综合征常为多发畸形,18-,三体,新生婴儿中的发生率为1350

5、0-8000，18-三体,18,三体,-,多发畸形,颜面部：,小下颌畸形、小眼、小嘴、小耳、耳位低,颅脑畸形,：草莓头,45%,，颅后窝池扩大、,Dandy- walker,畸形、小脑小、脉络丛囊肿,肢体畸形：,特殊握拳姿势、挠骨发育不良、挠骨缺如、拇,指发育不良、并指 等,腹部畸形：,小的脐膨出、膈疝,肾脏：,肾囊性发育不良、马蹄肾、肾积水,心脏畸形：,室缺，房室共道畸形、右室双出口,其他：,羊水过多，胎盘小，单脐动脉、脐带囊肿、 脐 静脉瘤、,FGR,18三体-多发畸形颜面部： 小下颌畸形、小眼、小嘴、小耳、,18-,三体,301,301,301,18-三体301301301,13,三体综

6、合征（,Pateau,综合征）,发生率,1/5000,多合并重要畸形,颅脑畸形：,小头畸形、前颅无裂畸形、,Dandy-walker,畸形、,颜面部畸形：,独眼、长鼻、正中唇裂、 双侧唇裂,肢体畸形,：,多指（趾）畸形,心脏畸形,：,室缺、房室共道畸形、左心发育不良、,心室内强回声,腹部畸形：,脐疝、肾积水、多囊肾,其他,：,FGR,、,羊水过多、胎儿水肿、,NT,厚,13三体综合征（Pateau 综合征）发生率 1/5000,13-,三体,30,岁,23,周,B,超发现畸形：,前脑无裂、正中唇裂、心脏畸形（右心大、左心小）、单脐动脉、脐疝、多趾畸形,核型分析,13-,三体,301,13-三体

7、30岁301,性染色体异常,Turner,综合征,：,45,，,X,1/2500,，女婴特征,：,FGR,颈部水囊瘤 原发性闭经、不孕，短颈、颈蹼、发迹低、身材矮小、肘外翻，,15-50%,合并心血管畸形,性染色体异常Turner综合征：45，X,性染色体异常,克氏征,（,klinefelter syndrome):47,XXY,男性新生儿发病率为,1/600-800,，与母亲高龄有关,表现：出生时表现正常，隐睾发生率高，身高较高，青春期中期出现睾丸功能紊乱，高促性腺激素性性腺功能低下，睾酮减少，除极个别情况外,基本不育,。,性染色体异常克氏征（klinefelter syndr,超雌,（,4

8、7,，,XXX,；,48,，,XXXX,；,49,，,XXXXX,）,发病率,1/1000,女婴，与母亲高龄相关。,特征：外表正常，身材较高，智商较同胞稍低，语言能力差，社会适应能力差,超,Y,: 47,，,XYY,，,48,，,XYYY,，,49,，,XYYYY,1/1000,男婴,特征：出生时无异常，从,2,岁开始发育速度加快，身高比正常人高，智商略低于同胞，但在正常范围。部分脾气暴躁，有对抗性行为，犯罪主要与低智商有关。可生育正常后代,。,性染色体异常,超雌（47，XXX；48，XXXX；49，XXXXX）,微缺失重复的检测,BoBs,基因芯片,全基因组测序,微缺失重复的检测,Wolf-

9、Hirschhorn,综合征,-4p16.3,缺失,具有特殊面容：头小而长前额突出。中线头皮缺陷。眼距宽内眦赘皮，鹫形鼻，高眉弓直通眉心，人中深、短下颌小而后缩。耳大且低，结构简单,掌纹复杂，脚趾不规则,生长发育障碍、智力低下、肌张力减退、癫痫、先心病、骨骼畸形等各种异常,Wolf-Hirschhorn 综合征 -4p16.3缺失具,Williams-beuren(7q11.23),spanning 1.5 million to 1.8 million base pairs and containing 26 to 28 genes.,临床表型包括心血管疾病、特殊面容、神经行为异常和一过性婴儿

10、期高钙血症,特征性面容：张嘴凸唇，鼻梁扁平，鼻孔朝天，长人中，小下颌，星状虹膜和斜视，牙齿缺失，牙釉质缺陷，牙齿稀疏，咬合不正。,非凡的音乐才能,Williams-beuren(7q11.23)spanni,Langer-Giedion,（,8q23.2-8q24.1,）,（,毛发,-,鼻,-,指（趾）综合征,）,Langer-Giedion（8q23.2-8q24.1）（,Prader-Willi,综合征,隐睾,-,侏儒,-,肥胖,-,智力低下综合征,大部分(70)有15q11q13父源缺失,母源,单亲二倍体（,UPD,）,约占25,少数(5)存在甲基化过程异常或单一致病的印记基因突变,特征

11、：临床以多食、肥胖、身材矮小、发育迟缓、出生后低张力、性腺功能低下以及生长激素缺乏为特征 糖尿病,面容：颌小畸形，耳畸形，牙齿缺损，齿列异常,Prader-Willi综合征隐睾-侏儒-肥胖-智力低下综合,新一代测序技术和其在产前诊断领域的临床应用课件,Angelman,综合征,快乐木偶综合征，天使综合征,母源,15q,11.2-13,缺失,(,约,70,),父源单亲二倍体,Angelman 综合征快乐木偶综合征，天使综合征,Miller-Dieker,综合征（,17p13.3,）,无脑回、巨脑回,胼胝体缺如,面部异常,小头、前额高低不平,小鼻，伴鼻孔前倾，,上唇有细小的朱红边线，,耳位低，或后

12、移,隐睾、藏毛窦、第,5,指弯曲,Miller-Dieker 综合征（17p13.3）无脑回、,Smith-Magenis,综合征,染色体,17p11,2,微缺失或,RAI,基因杂合性突变,自我伤害行为、痛阈低下；褪黑素分泌异常、昼夜睡眠颠倒、生物钟紊乱；喜将外物插入身体有孔部位，易怒。,Smith-Magenis 综合征染色体17p112微缺失,Age progression of female subjects with SMS. Typical SMS infant phenotype with tented upper lip and depressed nasal bridge at

13、 birth (,a,), at age 4 months (,b,), and with hand-clasping behavior at age 1 year (,c,) is shown. A white patch on the dorsum of left forearm due to skin picking is illustrated in a toddler (also hand clasping) at age 2 years (,d,). The same individual at ages 13 years (,e,) and 20 years (,f,), and

14、 photos at 21 years of age illustrating open wounds and scarring on forearms from skin picking (,g,), brachydactyly and nail-yanking lesions on hands (,h,), and feet with brachydactyly and nails damaged from nail yanking,Age progression of female subj,Digeorge,综合征,22q11.2,缺失,特殊面孔，如眼眶距离增宽，耳廓位置低且有切迹，上

15、唇正中纵沟短颌小和鼻裂。,常存在大血管异常，如法洛四联症和主动脉弓右位,Digeorge 综合征22q11.2缺失,染色体微阵列技术,(CMA),CMA,在全基因组水平进行扫描,可检测染色体不平衡的拷贝数变异,(copy number variant,，,CNV),，尤其是对于检测染色体组微小缺失、重复等不平衡性重排等具有突出优势。可检测从几十到上千,kb,的基因组缺失或重复。其检测水平由所用探针序列大小及两种探针序列间的距离决定,基于比较基因组杂交的微阵列,(array-CGH),基于单核苷酸多态性的微阵列,(SNP array),。,可以检出单亲二倍体和三倍体,染色体微阵列技术(CMA)

16、CMA在全基因组水平进行扫描,产科、产前诊断领域的应用范围,对自然流产、胎死宫内、新生儿死亡等妊娠产物的遗传学检测。,对产前诊断中核型分析结果异常，但无法确认异常片段的来源和性质者进行,DNA,水平的更精细分析。,对产前超声检查异常而染色体核型分析结果正常的胎儿进一步行遗传学检测。,产科、产前诊断领域的应用范围,局限性,无法可靠地检出低水平的嵌合体,无法检出平衡性染色体重排和大多数的基因内点突变,aCGH,检测平台无法检出三倍体,CMA,的阳性检出率仍然较低，对于超声检查发现结构异常但胎儿染色体核型正常的病例，目前,CMA,增加检出致病性,CNV,的比例,A,p.G1103S,chr17-48

17、265299,14/14(0.50),het,AD,二代测序结果,301,医院,突变转录本外显子编号核苷酸氨基酸突变测序Hom/Het遗传C,例,2,:,孕,23,+5,，,双顶径,5.6,，股骨长,2.7cm,股骨弯曲，四肢短小,301,医院,例2:孕23+5，双顶径5.6，股骨长2.7cm,股骨弯曲，,例,5,：,30+3,，胎儿股骨偏短 ，羊水过多 ，双顶径,8.2,，股骨长,5.1,EVC,基因在复合杂合,例5：30+3，胎儿股骨偏短 ，羊水过多 ，双顶径8.2 ，,初级纤毛相关遗传病,分布在脊椎动物的多数细胞表面,9+0,结构，,细胞天线,感受到多种类型的信号，如光、机械能、渗透压、

18、温度及激素等,结构和功能改变可引起多种疾病,初级纤毛相关遗传病,罕见的一类遗传病,涉及人体多种器官，如肾脏、脑部、四肢、眼部、耳、肝脏、骨骼等。,包括多囊肾、肝胆疾病、多指,/,趾、胼胝体缺失、认知障碍、视网膜退化、后颅窝缺陷、骨骼异常、肥胖等,初级纤毛相关遗传病,罕见的一类遗传病初级纤毛相关遗传病,初级纤毛相关遗传病,初级纤毛相关遗传病,Mechel,综合征胎儿大体所见,显示枕骨缺损脑组织膨出，颈背部水肿,Mechel 综合征胎儿大体所见 显示枕骨缺损脑组织膨出,Meckel,综合征胎儿大体解剖,III-3,III-4,MKS3,基因突变,Meckel综合征胎儿大体解剖III-3 III-4

19、MK,Meckel,综合征,-,TCTN2,基因突变,301,医院,Meckel 综合征-TCTN2基因突变,Joubert,综合征,临床症状包括肌张力减退、共济失调、精神发育迟缓及动眼运动障碍、新生儿呼吸异常等。,脑部核磁标志性特征为“磨牙征”,(,小脑吲部发育不全或缺失，小脑上脚增宽，后颅窝加深的征象,),。,Joubert,综合征相关病症,Joubert,并不同程度的累及其它器官，主要是肾和眼，尚有多指、肝脏纤维化等。,Joubert 综合征临床症状包括肌张力减退、共济失调、精神,Joubert,综合征,(JBTS),case,：,第一孩儿童医院诊断,Joubert,综合征,二代测序找到

20、突变（,CEP290,),再次怀孕超声提示胎儿小脑蚓部缺失,引产同时基因检测证实与先证者携带相同的基因突变,Joubert综合征 (JBTS) case：,多囊肾,婴儿型多囊肾：,PKHD1,多囊肾可以是其它初级纤毛疾病的表型之一,case,：,孕期胎儿双侧多囊肾，羊水少，怀疑婴儿型多囊肾，引产基因检测没有发现,PKHD1,突变，结果发现,AHI1,基因突变，此基因可以引起,Joubert,综合征及,Meckel,综合征,提示发现多囊肾时要仔细检查其他部位，尤其是脑部,多囊肾婴儿型多囊肾：PKHD1,全外显子组测序,先天性关节挛缩病例,两个异常孩子死亡，没有留下,DNA,？,1500,个基因，

21、没有发现异常,全外显子组？,全外显子组测序,Abstract,Send to:,Didnt get the message? Find out why.,See comment in PubMed Commons below,Am J Hum Genet.,2013 Jan 10;92(1):150-6. doi: 10.1016/j.ajhg.2012.11.014. Epub 2012 Dec 20.,Mutations in,ECEL1,cause distal arthrogryposis type 5D.,McMillin MJ,1,Below JE,Shively KM,Beck

22、AE,Gildersleeve HI,Pinner J,Gogola GR,Hecht JT,Grange DK,Harris DJ,Earl DL,Jagadeesh S,Mehta SG,Robertson SP,Swanson JM,Faustman EM,Mefford HC,Shendure J,Nickerson DA,Bamshad MJ,;,University of Washington Center for Mendelian Genomics,Abstract,Send to:,Didnt get the message? Find out why.,See commen

23、t in PubMed Commons below,Am J Hum Genet.,2013 Jan 10;92(1):150-6. doi: 10.1016/j.ajhg.2012.11.014. Epub 2012 Dec 20.,Mutations in,ECEL1,cause distal arthrogryposis type 5D.,McMillin MJ,1,Below JE,Shively KM,Beck AE,Gildersleeve HI,Pinner J,Gogola GR,Hecht JT,Grange DK,Harris DJ,Earl DL,Jagadeesh S,

24、Mehta SG,Robertson SP,Swanson JM,Faustman EM,Mefford HC,Shendure J,Nickerson DA,Bamshad MJ,;,University of Washington Center for Mendelian Genomics,Abstract,Send to:,Didnt get the message? Find out why.,See comment in PubMed Commons below,Am J Hum Genet.,2013 Jan 10;92(1):150-6. doi: 10.1016/j.ajhg.

25、2012.11.014. Epub 2012 Dec 20.,Mutations in,ECEL1,cause distal arthrogryposis type 5D.,McMillin MJ,1,Below JE,Shively KM,Beck AE,Gildersleeve HI,Pinner J,Gogola GR,Hecht JT,Grange DK,Harris DJ,Earl DL,Jagadeesh S,Mehta SG,Robertson SP,Swanson JM,Faustman EM,Mefford HC,Shendure J,Nickerson DA,Bamshad

26、 MJ,;,University of Washington Center for Mendelian Genomics,Am J Hum Genet. 2013 Jan 10;92(1):150-6.,Mutations in ECEL1 cause distal arthrogryposis type 5D.,Distal arthrogryposis (DA) syndromes are the most common of the heritable congenital-contracture disorders, and 50% of cases are caused by mut

27、ations in genes that encode contractile proteins of skeletal myofibers.,DA type 5D (DA5D),is a rare, autosomal-recessive DA previously defined by us and is characterized by congenital contractures of the hands and feet, along with distinctive facial features, including ptosis. We used linkage analys

28、is and whole-genome sequencing of a multiplex consanguineous family to identify in endothelin-converting enzyme-like 1 (ECEL1) mutations that result in DA5D. Evaluation of a total of seven families affected by DA5D revealed in five families ECEL1 mutations that explain 70% of cases overall,Send to:

29、Didnt get the messag,受试者接收促排卵药物,卵裂球或囊胚期少量细胞进行检测,孕期进行复查,健康婴儿,PGD,流程图,单精子胞浆内注射,受精卵培养,完成遗传学诊断,选择无异常的胚胎植入母体,产前诊断,胚胎植入前诊断,（,preimplatation genetic diagnosis PGD,）,受试者接收促排卵药物卵裂球或囊胚期少量细胞进行检测孕期进行复,Inclusion criteria specific to PGD,Genetic diagnosis is certain or almost certain,High recurrence risk exists a

30、t conception for a specific genetic disorder.,As a consequence of this genetic disorder, serious health problems are expected,确定或几乎确定的遗传学的诊断,再发风险高,该类遗传病属于严重影响健康的疾病,Inclusion criteria specific to,PGD,单细胞二代测序,囊胚期活检，,PGD,MECKEL,综合征,婴儿型多囊肾,中央性核肌病,遗传性耳聋,马凡综合征,枫糖尿病,Lu Y, Peng H, Jin Z, Cheng J, Wang S, Ma M, Lu Y, Han D, Yao Y, Li Y, Yuan H. Preimplantation Genetic Diagnosis for a Chinese Family with Autosomal Recessive Meckel-Gruber Syndrome Type 3 (MKS3,).PLoS One. 2013 Sep 5;8(9):e73245,.,PGD单细胞二代测序MECK,