来源：Lai S, Zhang X, Feng L, He M, Wang S.The prenatal diagnosis and genetic counseling of chromosomal micro-duplication on 10q24.3 in a fetus: a case report and a brief review of the literature. Medicine 2020;99:42 (e22533).
整理：出生缺陷咨询工作站
日期：2021年11月9日
基因组失衡是造成先天性畸形的主要原因，而先天性畸形可导致患者终生残疾，从而在经济、心理和生理层面上给整个家庭、社会和国家带来沉重的负担。先天性畸形在活产儿中的发病率为5%，全球每年平均有300,000名新生儿在出生后4周内死于先天性畸形。先天性畸形的遗传学病因复杂，其中包括染色体缺失和重复。
手足裂畸形(Split-hand/split-foot malformation, SHFM)又称为缺指(趾)畸形，是以肢端正中轴受累为特征的最复杂先天性肢体畸形之一，表现为并指/趾畸形，手/足中央裂隙，指骨、趾骨、掌骨或跖骨缺如/发育不全。本病较罕见，新生儿发病率为1/ 8500-25,000，约占所有肢体缺陷的15%。SHFM有多个致病基因，目前已在人类基因组定位到7个位点，分别为SHFM1 (7q21.3)、SHFM2 (Xq26)、SHFM3 (10q24.3)、SHFM4 (3q27)、SHFM5 (2q31)、SHFM6 (12q13.11-q13) and SHFM/SHFLD (17p13.3)。SHFM存在表型异质性，不同家系、不同个体甚至同一个体的不同肢体之间表现度都不相同，表型谱从并指/趾畸形到少指/趾畸形，再到单指/趾畸形。SHFM分为单独发生的非综合征型以及合并其他畸形的综合征型。SHFM既有家族性病例，也有散发性病例，提示所有遗传方式均有可能。其中最常见的是常染色体显性遗传，而常染色体隐性遗传或X连锁遗传比较罕见。
目前有关SHFM的病例报道和遗传学研究大多数是家族性病例，只有少量散发性病例。本文报道了一例胎儿发生染色体10q24.3重复的散发性病例，旨在提供本病相关的临床和分子遗传学信息，讨论其可能的发病机制，提出一些有助于后续分子遗传学检测识别致病突变的产前诊断信息，并且强调遗传咨询的重要性，对于父母终止妊娠的决策产生影响，特别是散发的SHFM病例，从而减少先天性畸形和发育障碍儿的出生，减轻患病家庭的经济、心理和生理负担。
孕妇，29岁，G1P0，头胎。非近亲结婚。夫妇双方及其同胞和亲属无类似的畸形病史。早孕期胎儿系统检查无特殊。孕23周系统超声发现胎儿手足畸形。双手见指骨和掌骨缺如，其中左手仅剩第2指，右手仅剩第5指（图2）。双足中央有较深的裂隙，可见并趾畸形，部分足趾缺如，趾骨和跖骨缺如，似龙虾爪（图2）。由于费用问题患者放弃进行分子遗传学检测。经过遗传咨询，患者决定终止妊娠。给予利凡诺引产一名24周大的死婴，产后可见双足裂，呈龙虾爪形，而指骨和掌骨部分缺失，左手仅余第2指，右手仅余第5指（图1），与产前系统超声所见相符。行胎儿脐带取样和高通量DNA测序分析，检出染色体非整倍体和大于100Kb的拷贝数变异。
染色体分析结果：seq [hg19] dup (10) (q24.31-q24.32) (Chr10:g.102900000–103500000dup)，重复区域为10q24.31-q24.32，大小为0.60M，约占SHFM3的7%；seq [hg19] dup (1) (q34.1p33) (Chr1:g.45220000–46820000dup)。上述发现并无明确的致病信息和报道（图3）。因此此胎儿诊断为由特殊基因重复综合征引起的散发性SHFM3。
有报道发现一些疾病和染色体亚显微水平的重复、缺失或倒置有关。此类疾病应归属于基因组疾病，而非经典的孟德尔遗传病。SHFM是以手足中央裂、缺指趾畸形、掌骨/跖骨发育不良以及并指趾畸形为特征的一种肢体畸形。SHFM可能由肢芽形态发生时期的发育信号异常所致。虽然其胚胎学机制尚未完全明确，但可能和肢端外胚层顶嵴(AER)中部形成障碍有关系。SHFM存在明显异质性，可由多种基因和位点突变所引起。单纯SHFM目前至少发现了7个遗传位点，分别是位于7q21的SHFM1，位于Xq26的 SHFM2，位于10q24的 SHFM3，位于3q27 的SHFM4，位于2q31 的SHFM 5，位于12q13的 SHFM6以及位于17p13 的SHFM/SHFLD。
约20%的SHFM是由SHFM3位点重排所致。人类染色体10q24区域重复与手足裂畸形(SHFM3)相关，但其表型变异较大，外显率降低。1995年Nunes首次发现SHFM3位于10q24–q25。2003年de Mollerat等报道了伴SHFM3微重复的家族性和散发性非综合征型SHFM病例。之前研究发现的最大重复至少累及6个基因，其中包括LBX1(ladybird homeobox 1)，BTRC(â转导素重复序列包含蛋白)，POLL(DNA聚合酶λ)，DACTYLIN的部分片段(FBXW4, F-box and WD repeat domain containin 4)。最小的重复大小约为325Kb，仅包含BTRC和 POLL等2个基因。
然而，SHFM在不同家系或个体之间的表型高度可变。因此本病潜在的分子缺陷可能是该位点的基因功能障碍或其中一个/多个基因过表达。染色体10q24异常引起肢体发育异常的机制尚不明确。该重复区域内、邻近区域以及插入位点是寻找肢体畸形致病基因的最佳候选区域。
过去10年发表的大量临床和基础研究提高了我们对SHFM潜在分子和生物学机制的认识。其中最为人知的基因是TP63，该基因的突变与综合征型和非综合征型SHFM都有关。TP63结合位点大小为300Kb，包含其他几个SHFM位点，提示这些位点可能包含SHFM相关的调控元件。FBXW4是F-box-WD40基因家族的成员，该家族成员负责编码泛素连接酶亚基，可靶向结合磷酸化蛋白进行降解。该蛋白可能在胚胎肢芽AER形成过程中发挥作用。BX1和 TLX1均为HOX基因，在肢体沿近-远端轴线发育过程中起着重要作用。LBX1在中枢神经系统和骨骼肌组织中高表达，这可能和肌肉前体细胞迁移有关。TLX1又称为HOX11，负责编码T细胞白血病同源盒蛋白，高表达于结合骨组织，可起到维持尺桡骨正常发育的作用。BTRC在蛋白泛素化过程中发挥作用，而泛素化涉及到多种信号转导过程，包括Wnt/â-catenin、Sonic hedgehog和NF-êB。SHFM3区域内发生BTRC重复可能导致ART的 â-catenin水平降低，继而产生缺指趾畸形。BTRC也在NF-êB通路中发挥作用；其作用涉及到SHFM3区域内的另外2个基因，即IKKa和NF-êB2。NF-êB信号转导调控是维持AER和肢体正常发育所必需的。敲除小鼠IKKa目标区域可对NF-êB起到抑制作用，导致肢体和皮肤畸形。BTRC作为泛素蛋白连接酶复合物的成分，可靶向结合IKKa进行降解，最终激活NF-êB信号通路。BTRC过表达可能导致IKKa水平下降，引起SHFM3表型。上述信号通路均与肢体发育有关，因此BTRC呈剂量依赖性表达可能与SHFM3表型有关。FGF8也定位于SHFM3的关键区域，可经AER信号转导诱导和调控肢芽发育模式。FGF8小鼠同源基因在整个AER部位高度表达。其在早期肢体外胚层失活可导致远端骨骼发育不全/缺如，并影响SHH和BMP2基因的表达。
指/趾发育不全(Dactylaplasia, Dac)小鼠研究表明SHFM表型的外显率可能和基因-基因相互作用有关。一项自发性SHFM小鼠模型研究以及SHFM家系研究表明此病可能呈现复杂的遗传方式。SHFM相关基因相互之间可能存在复杂的互作网络关系。Dac是发生于小鼠的一种遗传性肢体畸形，其特征为中指/趾缺如、掌骨/跖骨发育不全/缺如以及并指/趾畸形。人类和小鼠的SHFM3区域（定位于19号染色体的Dac位点）高度同源。因此Dac小鼠被认为可用作人类SHFM3的动物模型。Dac突变小鼠缺指/趾的发生和AER特定部位的细胞死亡增多有关系。Dac小鼠模型研究发现小鼠和人类的修饰基因在Dac位点相关SHFM的发病过程中发挥作用，并可影响该表型的外显率和变异性。
SHFM存在遗传异质性，目前已发现7个致病位点。由于外显率下降、表型变异、非孟德尔遗传、偏分离和性别差异等问题，遗传变异在父亲和儿子之间的传递会受到跨代遗传的影响。SHFM既有散发性病例，也有家族性病例；显而易见，难以对SHFM病例进行产前诊断和遗传咨询。此外，有较多病例似乎存在复杂的突变/染色体畸变，此类SHFM应视为双基因或多基因疾病。因此寻找先证者的遗传学病因对整个家庭有实际意义。有关SHFM的遗传咨询必须结合一系列相关的遗传学检测才能为患者提供可靠和有用的信息。如此不仅可对重要的发育相关基因进行检测，而且对直接进行基因定位分析和靶向基因检测有帮助，从而有助于为其他家庭成员提供更为准确的信息。
SHFM的诊断需要结合谨慎的临床评估以及相关细胞遗传学/分子遗传学检测。产前系列常规超声检查对遗传标记的筛查至关重要，比如早孕期NT增厚和鼻骨缺失，中孕期颈项皮肤皱褶增厚、长骨缩短、心室内强光点以及脉络丛囊肿。超声检查需要采取连续顺序追踪的方法。另外需对胎儿器官进行中孕期系统超声检查。中孕期产前超声对胎儿畸形的检出率约在50%-70%之间。染色体病或遗传病的产前诊断需利用羊水、绒毛和胎儿细胞培养进行染色体核型分析和分子生物学检测。如发现胎儿畸形，需进行相应的治疗和干预。
本研究建议根据SHFM不同病因发生频率的相对大小制定遗传学诊断检测方案（如细胞遗传学/分子遗传学检测）。首先，适于非综合征型SHFM和SHFLD的首选检测方法为高分辨率染色体分析和全基因组水平的aCGH。有较多病例是由染色体重排或特殊的基因组微重复所引起。aCGH不仅能够检出上述染色体变异，而且可识别其他染色体非平衡畸变（累及不同位点的亚显微水平重排），因此无疑是最佳的选择。绝大多数SHFM相关变异累及的基因组DNA片段大小均在几百Kb左右，因此aCGH平台的分辨率要求不高。每个单倍体基因组使用分辨率约为180K寡核苷酸探针的常规检测平台就足以识别出大部分的潜在拷贝数变异。其次，在SHFM患者中，TP63基因测序也是一项重要的诊断检测方法，因为有10%-16%的单纯SHFM由该基因的点突变所引起。此类突变可为新发，也可能呈常染色体显性遗传，有50%的复发风险。TP63突变可完全外显，但表型高度可变。第三，在染色体大片段畸变（如7q21-q22[SHFM1位点]缺失或易位，或2q31缺失[SHFM5位点]）相关的部分SHFM病例中，只需使用常规核型分析进行诊断。因此常规核型分析仍有用处，有类似于分子遗传学检测的价值，因为它对SHFM1或SHFM5位点相关患者而言是一种相对便宜和有效的选择。核型分析相比aCGH的最大优势在于能够检出SHFM1位点罕见的染色体平衡重排，比如易位。
如非综合征型SHFM明显呈常染色体隐性遗传，或者排除常见的常染色体显性遗传伴生殖系嵌合病因后怀疑为常染色体隐性遗传，应考虑对WNT10B和DLX5基因进行测序。最近一项研究发现了包含WNT10B基因的SHFM6位点，SHFM6位点相关SHFM呈常染色体隐性遗传，由WNT10B纯合或杂合突变所引起。最近有报道从一个家系中发现了DLX5基因同源域纯合突变相关的其他常染色体隐性遗传性SHFM。
在此情况下，先证者同胞的复发风险极低，但其后代的复发风险较高，在30%-50%之间。因此为保障生育后代的健康，临床医生为SHFM家庭提供遗传咨询和指导显得至关重要。首先，这样做可以帮助受累患者或高风险个体理解胎儿畸形的遗传学病因，有助于临床医生为患者提供预防、支持和临床管理。
其次，它可为实际的风险评估提供可靠的技术保障，促进家庭生育计划的制定以及产前或植入前诊断。例如，对于已知致病基因的SHFM家庭，如要求进行植入前遗传学诊断，临床医生应按以下步骤进行操作：
（1）先对所有病例进行分析，再为夫妇或其他家庭成员制定遗传学检测方案。
（2）然后针对患者家系的特定致病基因制备特异性探针，并确定用于遗传学诊断的实验室检测方法。
（3）监测和调节排卵周期完成体外受精，并继续受精卵培养，形成早期胚胎，接着通过活检获取胚胎细胞进行遗传学诊断和检测。（4）最后选择不携带致病突变的胚胎进行移植，注意整个过程需及时无误。植入前遗传学诊断适用于所有SHFM患者或已知致病基因的携带者。对于上述两类人群，在妊娠早期或中期采集和分离胎儿细胞（如绒毛、羊水和脐带标本）进行遗传学诊断可为父母终止或继续妊娠的决策提供支持。产前遗传学诊断是促进生殖健康的重要诊断方法，对遗传病的防治具有重要意义。
最后，产前诊断和遗传咨询通过排除可能的致病突变，可能减少先天性畸形和发育障碍给有生育要求的患者或高危个体带来的负担。
SHFM分为非综合征型和综合征型，而综合征型SHFM的临床和遗传学评估均极其复杂。本病尚需进一步的研究，以帮助妇产科医师提高临床和遗传学诊断能力，从而为患者提供恰当的产前遗传学咨询和指导以及制定合理的生育计划。
图1 引产胎儿外观
双足裂，呈龙虾爪形，双手指骨和掌骨部分缺失，其中左手仅余第2指，右手仅余第5指。
图2 中孕期胎儿系统超声检查
胎儿手足畸形，双手可见指骨和掌骨缺失，左手仅余第2指(B)，右手仅余第5指(A)。双足中央有较深的裂隙，并趾，部分趾骨和跖骨缺如，呈典型的龙虾爪形(C, D)。
图3 胎儿全基因组分析结果
结果发现10号染色体的seq[hg19]dup(10)(q24.31-q24.32) (Chr10:g.102900000–103500000dup)以及1号染色体的seq[hg19] dup(1)(q34.1p33) (Chr1:g.45220000–46820000dup)
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