概述

先天畸形占产前死亡的20-25%。许多遗传病可以在怀孕早期使用各种非侵入性和侵入性技术检测到。

非侵入性技术

胎儿可视化包括以下无创模式:

• 超声检查
• 胎儿超声心动图
• 磁共振成像(MRI)
• X射线

筛查唐氏综合症包括:

• 测定孕妇血清甲胎蛋白、未结合雌三醇、人绒毛膜促性腺激素(HCG)和抑制素(四联检查)
• 无创产前DNA筛查（cfDNA）
• 胎儿特异性DNA甲基化评估

侵入性技术

侵入性的可视化技术包括:

• 胎镜检查
• 内窥镜检查

侵入性胎儿组织取样技术包括:

• 羊膜穿刺术
• 绒毛膜绒毛取样(CVS)
• 经皮脐血取样
• 其他器官活检，包括肌肉和肝脏活检
• IVF获得的囊胚植入前活检。

侵入性细胞遗传学研究包括:

• 染色体畸变的检测
• 荧光原位杂交

侵入性分子遗传学技术包括:

• 利用微卫星标记进行连锁分析
• 限制性片段长度多态性(RFLPs)
• 单核苷酸多态性(SNPs)

超声检查

超声是一种无创的成像方法，可经腹或经阴道进行。它对胎儿和母亲几乎没有风险。当在妊娠早期进行检查时，超声检查可以发现早期妊娠，并有助于发现异位妊娠。超声可评估胎龄、胎数、胎位胎儿生长发育情况。它还可以评估羊水量。准确评估胎龄对于评估胎儿生长情况以及评估足月妊娠非常重要。

许多胎儿器官系统和解剖损伤，包括一些泌尿生殖系统、胃肠、骨骼、中枢神经系统异常和先天性心脏病，都可以在妊娠16-20周期间通过超声显像。超声可用于指导侵入性取样，如羊膜穿刺术、CVS、角膜穿刺术等。

胎儿超声心动图

胎儿超声心动图可在妊娠15周时进行，但最佳时间范围在18-22周之间。尽管如此，一些心脏病变是在妊娠后期才发现的。它可以识别结构性心脏缺陷和心律紊乱。心脏结构先天性异常仍然是婴儿死亡的主要原因。胎儿心律失常的有助于高危妊娠的诊断，经胎盘药物治疗可改善部分胎儿心律失常的情况。最后，先天性心脏病的鉴定，可以提前安排在有能力处理这些先天性病变的中心分娩，这样更安全些。

磁共振成像

磁共振成像(MRI)是使用电磁波产生详细的计算机图像。MRI的生物学效应包括局部电场和电流的诱导以及导致组织发热的射频辐射。然而，目前还没有报道MRI对孕妇或胎儿的有害影响。钆是MRI最常用的造影剂。它可以穿过胎盘，最终排泄到羊水中，然后被重新吸收到胎儿的血液循环中。钆在胎儿中有较长的半衰期，与新生儿死亡的风险增加，以及广泛的风湿病、炎症或皮肤疾病有关。除非益处大于对胎儿的潜在风险，否则不建议孕妇使用。妊娠20周后，MRI可作为超声的辅助作用。MRI可以更好地识别一些结构异常，特别是大脑的异常。

X射线

产前放射的作用非常有限。由于射线对胎儿的危险性和其他成像方法的广泛适用性，这项技术已经很少被使用。虽然产前X射线成像技术可以提供比超声更详细的脊柱和骨盆图像;但由于胎儿遭受的辐射剂量远远超过正常辐射范围，因此该技术通常不被采用。

孕妇血清甲胎蛋白（MSAFP）

发育中的胎儿有两种主要的血液蛋白，白蛋白和甲胎蛋白(AFP)，而成年人的血液中只有白蛋白。AFP由卵黄囊产生，随后由肝脏产生;它进入羊水，然后通过胎儿尿液进入母体血清。

妊娠15~22周可进行MSAFP检查。MSAFP检查和超声检查相结合可以检测几乎所有的无脑胎儿和脊柱裂病例。不明原因的MSAFP升高，伴阴性靶向超声，可能是妊娠期某些并发症风险增加的一个标志，包括胎儿生长受阻、先兆子痫和死亡。在MSAFP较低的病例中，它可能与唐氏综合征、其他染色体非整倍体或妊娠失败有关。

唐氏筛查（四联检查）

四联检查通常在妊娠15至18周进行，但也可以在22周后进行。四联检查是最常见的唐氏综合症筛查方案。早期风险评估包括2项生化指标：

• 孕妇血清妊娠血浆蛋白(PAPP-A)
• 人绒毛膜促性腺激素(hCG)

PAPP-A是一种复杂的高分子量糖蛋白，在患有胎儿唐氏综合症的孕妇中其含量较低，但作为一种标志物，随着孕周在9至13周的增加而降低。相比之下，hCG水平平均会在唐氏综合症孕妇中翻倍。另外两种标记物包括胎盘生长因子(PlGF)和甲胎蛋白(AFP)。在患有胎儿唐氏综合症的孕妇中，PIGF和AFP水平较低。这些目前还没有临床应用，添加这两种标志物可以使检出率提高到90%，但假阳性率也提高到20%。

母体未结合雌三醇

母体血清中雌三醇的含量取决于胎儿、胎盘以及母体的健康状况。胎儿肾上腺产生脱氢表雄酮(DHEA)，并在胎盘中代谢成雌三醇。雌三醇进入母体循环，通过尿液中的母体肾脏或胆汁中的母体肝脏排出。低水平的雌三醇可作为唐氏综合征、伴有无脑胎儿畸形的指标，这是因为胎儿合成雌三醇所需的类固醇前体存在缺陷。

人绒毛膜促性腺激素（HCG）

在怀孕和胚胎植入子宫后，会产生足够hcg，这是怀孕的一个迹象。在妊娠中期至晚期， hcg水平也可与其他生物标志物联合用于筛查染色体异常。hcg升高与MSAFP降低提示唐氏综合征。母体血液中的hcg水平也可以被量化，如果其含量低于预期，则表明流产或异位妊娠。

抑制素

抑制素由胎盘和黄体分泌。抑制素可在母体血清中测定。抑制素增加与21号染色体三体的风险增加有关。抑制素升高也可能与不良孕产有关，包括早产和胎儿生长受阻。

CfDNA

非侵入性产前筛查使用无细胞DNA测序(cfDNA)。cfDNA来源于母体和胎儿-胎盘中留下的DNA核酸片段。妊娠7周左右可从母体血液中提取cfDNA、RNA，用于筛查唐氏综合征等三体综合征(如18、13号染色体三体)和常见的非整倍体染色体(如45，X;47，XXX;47,XXY;47，XYY)。该检测可以准确识别99%的致病孕妇。利用胎盘中的核酸，也可以对遗传病与性别相关的疾病进行测定并诊断某些单基因疾病。

测试最好在孕期10周后进行，使细胞比例至少增加到胎儿总细胞比例的4%。可能增加假阳性风险的因素包括:胎儿死亡，胎盘嵌合受限，母体嵌合，或母体癌症。如果cfDNA筛查结果没有报告、不确定或无法解释，妇女应接受进一步的遗传咨询、超声评估和诊断测试。该检测不能替代CVS或羊膜穿刺术等侵入性检测，因为其识别所有染色体异常的能力有限。cfDNA检测不能消除结构性先天性异常染色体的风险，这些患者仍应接受超声和MSAFP检查。使用cfDNA来筛选其他非整倍体和性染色体在技术上是可行的。

胎镜检查

胎镜检查可以在妊娠中期进行。该技术通过产妇腹部小切口，在无菌条件下，将小口径内窥镜插入羊膜腔内，观察胎儿是否存在微小的结构异常。它也用于摄取胎儿血液和组织取样。胎镜检查有3-5%的流产风险。目前，它被应用于治疗双胞胎输血综合征，并用于消融吻合血管。胎镜配合激光治疗也可用于其他胎儿病变的治疗，如绒毛膜血管瘤、羊膜综合征和骶尾部畸形瘤。

羊膜穿刺术

羊膜穿刺术是一种侵入性的、安全可靠的手术，通常在15-18周进行，也可以在怀孕15周后的任何时间进行。在15周之前，有导致胎儿致残的风险。用22号口径针穿过母体腹部进入子宫，直到羊膜腔。收集约10-20毫升羊水，其中含有羊膜细胞、胎儿皮肤细胞、胎儿肺细胞和尿路上皮细胞。这些细胞在培养中生长，用于染色体、生化和分子生物学分析。核型可以检测小至5- 10mb的染色体变化，以及平衡易位或倒置。羊水穿刺的细胞遗传学和生物化学研究结果的准确性超过90%。在妊娠晚期，羊水可以用来分析胎儿的成熟度。

绒毛膜绒毛取样

绒毛膜绒毛取样和羊膜穿刺术的选择是因人而异的，因为它们基本上提供了相同的遗传信息。一般在妊娠早期9-12周进行，理想情况下在妊娠10周进行。在超声引导下，导管通过子宫颈或腹壁进入子宫，并获得囊周围绒毛的样本。从蜕膜组织中分离绒毛，对这些细胞进行染色体分析，以确定胎儿的核型(见下图)。

核型显示正常男性染色体结构(46,XY)

经皮脐血取样

脐带血穿刺术(pub)是一种胎儿血液取样的方法。在超声引导下将一根针插入脐带，从脐带静脉采集胎儿血液进行染色体分析、遗传诊断。PUB的一个优点是淋巴细胞生长速度快，可以迅速进行基因诊断。该手术的缺点是胎儿死亡率高，需要经验丰富的操作人员。其他可能的并发症包括穿刺部位出血、脊髓血肿、胎儿期出血、短暂性心动过缓以及可能的丙型肝炎和艾滋病毒等的感染。

对羊膜细胞、绒毛膜绒毛或母体血液的评估通常可以提供与胎儿血液相似的信息，因为这种胎儿血液采样应该仅限于羊膜穿刺术或CVS不能提供信息或不够及时的临床情况。PUB最常见的适应症之一是评估细小病毒感染的胎儿血。胎儿血用于血红蛋白测定，只有当胎儿血红蛋白低于胎龄平均值两个以上标准差时才进行宫内胎儿输血。这种手术一般仅限于怀孕18到35周的孕妇。在18周之前，脐带的尺寸过小使手术在技术上具有挑战性，而在35周之后，则认为脐带比分娩更危险。

经皮活检

为产前诊断无汗性外胚层发育不良、大疱性表皮松解症、大疱性表皮松解症、眼皮白化病、鱼鳞病等多种严重的皮肤疾患，在妊娠17 ~ 20周期间，在超声引导下进行经皮胎儿皮肤活检。

其他器官活检，包括肝脏和肌肉活检

病例报告描述了胎儿肝脏活检诊断先天性代谢错误，如鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症、葡萄糖-6-磷酸酶缺乏症、糖原贮存病IA型、非酮症高血糖、和氨基甲酰磷酸合成酶缺乏症。这些都不是常规的检查项目。

IVF获得的囊胚植入前活检

目前正在开发的技术，以检测通过体外受精怀孕的早期卵裂阶段或囊胚活检获得的细胞。这技术将有助于筛选植入那些没有受到遗传病影响的胚胎进入子宫妊娠。

染色体畸变

染色体畸变，如缺失、重复、易位和倒置，可通过染色体分析在胎儿产前检测到。（见下图）

核型显示21号染色体三体，男性(47,XY，21)

荧光原位杂交(FISH)

FISH使用不同的荧光标记探针，这些探针是与荧光染料结合的单链DNA，并且特定于单个染色体的区域。这些探针与基因组中互补的目标DNA序列杂交，可以检测染色体异常，如三体、单体、重复。这种技术可以计算染色体的数量和位置，提高染色体分析的灵敏度、特异性和分辨率。FISH可以在中期染色体或间期细胞核上进行，技术上很简单。

在FISH分析中使用了三种类型的DNA探针。整条染色体探针是特定于整条染色体或染色体段的，用于中期传播以识别易位或非整倍体。重复探针，如位于人类染色体的着丝粒区域的α卫星序列，用于标记染色体和非整倍体的鉴定。独特的序列克隆探针是单体或一系列重叠克隆对应于一种特定的基因或染色体的封闭区域,不包含主要的重复序列,用于识别特定的癌症和易位。一些FISH的优点包括它的分辨率比传统的染色体显带高,它可以应用于细胞分裂(中期)。FISH可以识别许多结构异常包括缺失、复制,染色体非整倍性和结构重排。然而，缺点是某些微小的突变，如微缺失，微插入以及点突变，不能被识别。染色体倒置也不会被检测到，因为探针只能检测特定序列的存在，而不能检测其在染色体中的精确位置。

微阵列比较基因组杂交

最近，array-CGH(微阵列比较基因组杂交)也被称为染色体微阵列分析(CMA)，被认为在检测胎儿基因组不平衡(重复/缺失)方面很有用。2013年的meta分析显示，在超声诊断为结构异常且核型带状正常的胎儿中，CMA异常占7.2%。

CMA在评估死产(妊娠丢失≥20周妊娠)时也很有用，因为在这些病例中染色体异常和培养失败都很常见。当胎儿死亡时，在这些病例中无法准确诊断核型异常。

正常核型或替代核型的产前CMA指征包括宫内生长受限(IUGR)、颈部半透明增加、死产和微缺失的cfDNA筛查阳性。CfDNA无创产前筛查可识别胎儿基因组微缺失;然而，敏感性和特异性仍然未知。扩展面板，包括筛选常见的微缺失综合征，如22q11.2缺失。

分子遗传学技术

分子遗传学技术正被用于产前诊断。这些技术是基于这样一个事实，即DNA补体在人体的每个细胞中通常是相同的;因此，在DNA水平上诊断出的任何遗传缺陷都会存在于该个体的有核细胞中。为了进行分子分析，从羊膜细胞、绒毛膜绒毛或胎儿血细胞中提取DNA。然后，它被PCR扩增，并用于诊断基因内的基因突变或缺失，导致特定的遗传疾病。以下分子生物学技术可用于产前诊断不同疾病。

微卫星标记连锁分析

微卫星是2-6个碱基对的短串联重复序列，具有高度多态性，分布在整个基因组中。这种多态性的形式是以孟德尔共显性的方式继承的。为了连锁分析，我们设计了重复序列侧翼区域的引物，并使用PCR对这些微卫星进行扩增，最初用于候选基因区域，然后将其排除在外用于全基因组分析。

在凝胶电泳技术上，建立了每个微卫星标记具有2个等位基因的家系中不同个体的基因型，并利用所分析的标记构建了单倍型。在所有受影响的个体中(但没有一个不受影响的个体中)，这些分析标记中任何一个与疾病表型相关的特定等位基因的共分离表明，在该特定位点与该标记连锁的可能性，这通过计算LOD评分得到统计上的确认。LOD评分值大于3表明该特定标记与该家族中的疾病位点存在关联。在受疾病影响的信息性家庭中，通过LOD评分和单倍型分析可以确定连锁。与疾病表型相关的特定等位基因的分离也可以通过单倍型分析在胎儿中进行检测(见下图)。

一个家族中10个标记(M1-M10)的单倍型分离。患病的单倍型，如红色条所示，由所有受影响的个体(填充的圆圈和正方形)和没有受影响的个体(未填充的圆圈和正方形)共享。

研究人员Carter等人在3q21-22带3号染色体上发现一个与人类CP49基因(编码晶状体纤维细胞中间丝蛋白)相关的基因多态性标记物，用于常染色体显性先天性白内障的遗传连锁分析。Toudjarska等人通过连锁分析证实了马凡氏综合征的分子诊断。

限制片段长度多态性

在人类基因组中，变异是常见的，据报道大约每200对碱基对发生一次变异。DNA核苷酸序列中的这些单碱基对差异以孟德尔共显性方式遗传。限制性内切酶是在特定的碱基序列识别位点上识别和切割DNA的酶。如果限制性内切酶的识别序列中的DNA序列发生差异，则该限制性内切酶会导致大小不同的片段。这种差异可以通过限制片段在凝胶电泳上的迁移率的改变来识别，这被称为RFLP(见下图)。该技术用于检测基因和DNA多态性的缺失，以及识别突变基因和热点突变。

家系(A) RFLP分析(B)限制性内切酶BfaI。由于序列的改变，在限制性内切分析中，受影响的个体(4,10,14,21)显示2条条带，而未受影响的个体(1,2,3,9,22)只有一条未消化片段。

Churchill等人利用羊膜穿刺术获得的培养成纤维细胞DNA、限制性内切酶Ava1的RFLP、单链确证多态性电泳筛选PAX6基因，对家族性无虹膜病进行产前诊断。

单核苷酸多态性（snp）

snp是个体基因组中的单碱基差异，大约每1000个碱基发生一次。单核苷酸多态性是指单个核苷酸腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)或鸟嘌呤(G)在基因组中配对染色体之间发生差异时发生的DNA序列变异。每个SNP有2个等位基因;它们可用于连锁分析，对染色体上的区域进行精细定位，研究基因突变。单核苷酸多态性的优点是数量丰富，无需凝胶电泳即可通过寡核苷酸杂交鉴定。寡核苷酸杂交检测有两种方法:DNA芯片法和DASH法。

DNA芯片

DNA芯片是一种硅片，通常面积为2立方厘米或更小，并在高密度阵列中携带许多不同的寡核苷酸(短的单链DNA分子，长度小于50个核苷酸，在试管中人工合成)。待分析的DNA用荧光标记物标记，并通过管道导入芯片表面。通过荧光显微镜检测芯片，检测标记DNA的杂交。杂交信号发出的位置表明哪个寡核苷酸与测试DNA杂交。如果在寡核苷酸的一个位置有一个单错配，这个错配就不会形成碱基对，也不会发生杂化。这样，寡核苷酸杂化就可以区分SNP的两个等位基因。

动态等位基因杂交

在这项技术中，杂交发生在溶液中，在96孔微量滴定盘中的一个。杂交由荧光标记物检测，该标记物只与双链DNA结合，并在杂交时发出信号。最初，杂交是在允许不匹配的杂交体形成的条件下进行的，在这个阶段，无论DNA中含有哪种SNP等位基因，寡核苷酸和测试DNA杂交都会发生。通过提高温度，不匹配的杂交品种就会分解，与完全杂交品种相比，它们的稳定性较差。从杂化相关荧光信号消失的温度可以确定检测DNA中存在哪些等位基因。

目前，SNPs可用于先天性白内障、近视、马凡氏综合征、青光眼等眼病的分子遗传学分析。

产前诊断的前提

产前检查和诊断提供给所有夫妇，包括产前血清筛查、cf-DNA、超声波或侵入性检查。一些常见的适应症包括:

• 高龄产妇，定义为分娩时35岁
• 之前已经生下过有染色体异常的孩子。
• 夫妇是染色体易位的携带者。
• 孕妇患有1型糖尿病、癫痫或强直性肌营养不良。
• 接触病毒感染，如风疹或巨细胞病毒。
• 有唐氏综合症或其他染色体异常病史。
• 家庭中存在单基因疾病史。

产前诊断的好处

一项产前筛查或诊断的提议为未来的母亲和夫妇提供了一个选择，即在怀孕前选择或拒绝接受与其个人情况有关的遗传信息。

怀孕后，产前诊断提供了各种好处。产前诊断决定妊娠的结果，并确定在妊娠和分娩期间可能出现的并发症。应用胎儿治疗可提高妊娠结局。筛查可以帮助夫妇决定是否继续妊娠，并为有异常的孩子的出生做好准备。