随着技术平台的成熟和临床应用的推广,全基因组芯片分析(chromosomal microarray analysis, CMA)技术在智力落后、多发畸形、发育迟缓、先天性心脏病和孤独症的诊断中的应用已经越来越广泛^{[ 1, 2, 3]},并且在产前诊断领域也已体现重要的价值^{[ 4]}。相对于染色体核型分析,CMA技术展现出更高的敏感性和特异性,更适用于临床诊断的应用,可以大大提高针对某些适应症的诊断阳性率^{[ 5]}。但是,CMA技术的临床应用仍然存在一些挑战,如正常拷贝数对照数据库的匮乏和临床意义未知的拷贝数变异(variants with unknown clinical significance, VUS)的解释等^{[ 6]}。特别是在数据分析过程中遇到的VUS,这些变异可能和疾病的发生相关,也可能只是家族性的拷贝数变异和未曾报道的多态性拷贝数变异位点。针对这些变异的研究有重要的临床意义:可能发现与疾病相关的新的致病区域,或者为以后的分析提供拷贝数多态性的数据库。

本研究纳入的38例患者全基因组芯片未见有明确临床意义的致病性拷贝数变异,通过统计其它临床意义VUS和不同详细表型的分组统计,试图发现与某一类特定表型相关的致病区域,或试图明确这些变异是否为多态性位点。

CMA在应用于其适应症的临床检测中,因其相对传统染色体核型技术的高灵敏度和准确性已经被广泛接受。国外的遗传检测机构和医院等已经大量将其应用于临床诊断智力落后、发育迟缓、多发畸形、先心病和自闭症等适应症中,并将其列为首选技术^{[ 7]}。在国内的初步推广和试用也证明CMA技术在临床诊断阳性率远高出染色体核型技术,达到30%左右^{[ 8]}。在CMA的推广和应用中,最大的挑战就是针对临床意义VUS该如何解释,明确这些临床意义VUS是否与临床表型有联系。

本研究的38例患者表型轻重不一,染色体携带的拷贝数变异数量也不尽相同,本研究中并没有发现染色体拷贝数变化数量的多少和表型轻重程度的相关,提示大多数临床意义VUS属于多态性的位点,这个结果在分组统计中也再次被证实。根据表型分组统计的结果提示大多拷贝数的变异在不同表型组别的患者中的出现差异无统计学意义,提示多数临床意义VUS为多态性的位点,和以往的报道相符^{[ 9]}。只有3个区域的拷贝数变异在智力发育正常和异常的患者以及发育水平异常的患者中的出现差异有统计学意义( P<0.05),为了避免该差异是由随意分布引起的,在45名正常对照中对这3个区域的变异进行验证,发现其中1号染色体和8号染色体的变异在正常对照中也有出现,提示这两个位点也为多态性,在表型不同的患者中出现的差异有统计学意义的,可能是随意分布的误差或者是和表型联系关系不明确的位点。而chr9p23区域的缺失在所有智力正常的患者以及正常对照的样本中均没有发现,提示该区域可能与患者智力发育相关,该区域的缺失可能是引起患者智力水平异常的原因之一。

5例出现9p23区域缺失的具体位置见 图1(a),相对于其他已知的明显为多态性的拷贝数变异有明显差异,5例出现在9p23区域的缺失分布位置和大小并不相同,而多态性拷贝数变异在分布上一般位置和大小较一致,如8p11.2缺失和复制,见 图1(b)。再次提示出现在9p23区域的缺失的发生机制可能是普通的多态性拷贝数变异发生机制不同^{[ 10]}。

国外有研究^{[ 12]}利用比较基因组芯片(comparative genomic array,CGH)在智力落后患者中发现9p23区域的缺失并利用qPCR技术验证,但在后期的分析中并未将其列为导致患者的智力落后发生的直接原因,可能是由于病例数过少或缺失区域与一直的拷贝数多态性区域重叠。该研究中,Wagenstaller等^{[ 12]}采用的芯片探针数量为10万,平台的可靠性和检测的准确性不足,需要利用qPCR验证芯片检测结果,而在本研究中使用的CytoScan HD芯片探针数量为260万,检测准确率经过大量研究证明明显高于以往的CGH芯片^{[ 13]}。

利用临床意义VUS来寻找新的和表型相关的致病性位点需要大量样本结果和丰富的表型数据作为基础,并且在分析这些拷贝数变异是否为正常多态性位点时,也需要充足的正常对照,但目前由于CMA的成本仍较高,本研究的样本量较为单薄,大样本量的累积还需要时间,在样本量充足和数据详实的情况下,有可能找到更有意义的致病位点。

利用CMA技术中检测到的大量临床意义VUS来寻找和患者表型相关的可能致病位点,可以为临床解释临床意义VUS结果提供更可靠的依据,进一步提高芯片平台的诊断效率,为表型和基因型的关联研究提供指导性的意见。