產前胎兒染色體和單一基因疾病診斷

2003-12-03
作者 送子鳥生殖中心

1960 年代造成台灣新生兒死亡的最主要原因為早產,佔 50%,其次為傳染性疾病,佔 22%。隨著抗生素的發達,營養狀況的改善和新生兒醫療服務品質的提高,新生兒死亡的病因在 30 年來已有很大的變化。先天性畸型所佔的比重逐漸增加,高於31%。在這些胎兒畸型中,有不少個案與染色體異常或基因疾病有關。產前診斷成為優生保健工作的重要一環。

羊膜穿刺術(Amniocentesis)

從 1987 年到 1995 年由於民眾認知的提高和政府的積極推動,台灣孕婦接受羊膜穿刺的個案逐年遞增,從 1197 例快速增加至 15,482 例。目前台灣每年的生產數約 32 萬,換言之,大約有 5% 的孕婦接受羊膜穿刺,而高齡孕婦大約有 42% 接受檢查。以台大醫院為例,截至1997年12月底,總共有14,200例懷孕接受羊膜穿刺。在羊膜穿刺的個案中,高齡孕婦(>34歲)佔了58%,母血唐氏症篩檢陽性者佔了17%,超音波檢查發現異常者佔5%,而有11%的個案是因為孕婦焦慮,年紀將近34歲,或曾經接觸到可能導致畸型的物質,而要求羊膜穿刺。在上述四組懷孕中,其胎兒染色體異常的比率分別為1.6%,2%,25%,和0.7%;整體的異常率則為3%。高齡孕婦的胎兒染色體異常中最常見的依序為trisomy 21,trisomy 18,和47,XXY。在母血唐氏症篩檢陽性個案中,trisomy 21佔了異常個案的55%;在超音波已發現異常的個案中,染色體數目的異常佔了86%,最常見的依序為trisomy 18,45,X和trisomy 13。

絨毛採樣(CVS)

台大醫院迄1997年12月底總共作了1,750件的絨毛採樣,69%是因為單一基因疾病,其餘的包括高齡孕婦和曾經生過染色體異常胎兒,在產前診斷上為一種相當良好的方法。

地中海型貧血(Thalathemia)

台灣民眾中 a-thal 1,a-thal 2和b-thal的帶因率約分別為4%,1%,和1.5%。夫妻兩人如皆為 a-thal 1或 b-thal的帶因者,則其子代有25%為重型地中海型貧血患者。在 a-thal 1帶因者之中,大約97%屬於東南亞型,另外的3%為菲律賓型。在原住民的調查中,可以發現不同種族其地中海型貧血的帶因率與基因型差別很大。阿美族的甲型地中海型貧血帶因率高達8.2%,而4.1%有 a-thal 1的基因缺陷,其中約有75%屬於菲律賓型。平地人中如發現有菲律賓型的地中海型貧血,不少人可追溯其袓先有原住民的血統。在 a-thal 2的基因型中,主要還是單一a基因缺失,Quong Sze型或Constant Spring型等。在乙型地中海型貧血方面,在台灣總共有18種不同的類型被發現,最常發現的四種基因型IVS-II 654,codon 41/42,-28,和codon 17突變型佔了92%。另外還有0.5%的帶因者其基因型不明。

產前孕婦地中海型貧血帶因狀況篩檢

為防止重型地中海型貧血胎兒的出生,1991年衛生署開始建立孕婦地中海型貧血的篩檢系統。孕婦於第一次產前檢查中即測定其CBC,如MCV或MCH明顯低於正常值,則應儘快檢查其先生。若夫妻兩人的MCV與MCH值皆偏低,則應親自或寄送血液至地中海型貧血認確單位(台大、台北榮總、或高雄醫學院附設醫院)作進一步的檢查。其檢查項目包括HbA2、HbF,含鐵蛋白(serum ferritin)和基因型的測定。根據近年來至台大醫院作確認診斷的1228對夫妻分析,647對(52%)皆為甲型(a-thal 1)的帶因者;119對(9%)皆為乙型帶因者;244對(19.9%)夫妻, 一人為甲型,一人為乙型的帶因者;另外有226對(18.4%)夫妻, 一人為甲型或乙型的帶因者,另一人則純粹因缺鐵而造成MCV或MCH偏低。此外在診斷為甲型或乙型地中海型貧血帶因者中,大約有15%亦有某一程度的缺鐵狀況。顯示即使目前台灣民眾的飲食狀況雖然不錯,但孕婦缺鐵的狀況也非很少。適當的補充鐵質,相信對孕婦及胎兒的健康會有所幫助。

地中海型貧血的產前診斷

夫妻兩人如為同型的地中海型貧血帶因者,則其胎兒需要作產前診斷。如果為甲型而且孕婦求診時已超過16週,原則上可以利用超音波的細微變化,如胎盤增厚或胎兒心臟擴大懷疑是否為異常。對於可疑的個案可以直接抽取臍帶血,當場即可得到診斷。如果週數超過16週而仍沒有任何超音波圖上的變化,一般而言應不會罹患重型甲型地中海型貧血,可以用超音波每個月追蹤,至6個月即可。如孕婦求診時不滿16週,則建議其接受絨毛採樣(最早不低於10週,即CRL > 4cm),然後利用Southern blot hybridization或PCR等分子生物學技術診斷。由於絨毛容易受到母親細胞的污染,因此不能只依賴PCR,必須以Southern blot hybridization加以確認。

對於乙型地中海型貧血的夫妻,我們建議10週以後即以絨毛採樣、羊膜穿刺或抽取臍血得到胎兒DNA,然後利用2種方法診斷(通常為ACRS加上直接序列分析)以確保沒有誤診。台大醫院利用基因分析,已經產前診斷了1005例可能罹患甲型或乙型地中海型貧血的胎兒,得到相當不錯的結果。

血友病

大約1/3的甲型血友病患者是因為第八凝固因子的基因倒置引起,其他的則為點突變,小段基因缺失或插入所引起。為了帶因者的檢查和產前診斷,可以先檢查其第八凝固因子的基因是否有倒置,其次可以利用基因內的一些多形性標幟,如利用螢光標誌的DNA primer 可以作microsatellite連鎖反析。在大部份個案都能達到結論,對孕婦的幫助很大;對於以基因分析無法得到結綸的個案,可以在懷孕20週左右抽取胎兒血液,直接測定其第八凝固因子活性,快速達到產前診斷。乙型血友病個案較少,而且其突變型往往因個案而異,因此除非事先瞭解其基因型,否則很難以分子生物學方法診斷。通常我們直接抽取臍血,測定其第九凝固因子的活性,以診斷胎兒是否正常。其他血友病,如缺乏第七或第十凝固因子等,也可直接測定臍血的凝固因子來診斷。台大醫院併用基因分析和凝固因子的測定,診斷了62例,得到相當不錯的成果。

先天性腎上腺增生症

本症是隱性連遺傳疾病。患者因腎上腺皮質素(cortisol)製造失調而合成出多量的雄性素,因此在女嬰會出現男性化現象;而在男嬰則會出現假性早熟的情況。部份患者除了皮質素製造失調外,其留鹽激素(aldosterone)的形成也有障礙,如果沒有正確的診斷和治療,則新生兒很容易因電解質失調而死亡。此症大部份是21-hydroxylase B gene的點突變所引起的。台大醫院利用長距離的PCR加上ACRS,DNA直接序列分析發現十種突變型: 最常見的為B基因的大段缺失或轉換(conversion), IVS-II 656和 codon 172的點突變。其中IVS-II 656和codon 356的突變是造成典型的先天性腎上腺增生症,而codon 172的突變會導致單純的男性化症狀,顯然在分子生物學的層次上,本症是相當複雜的。辨認病人的基因突變型,對於產前診斷是一重大的突破。

歷年來台大醫院利用各種分子生物學的方法,總共在1250例左右的個案進行一基因疾病的產前診斷,得到不錯的結果。

侵入性產前診斷

由於高解像度超音波的引入,產前診斷技術和產置的方法比過去有長足的進步。目前絨毛採樣(CVS),羊膜穿刺(Amnio),和胎兒臍血抽取(FBS)都可以在超音波導引之下順利完成。

絨毛採樣是可以最早進行的產前診斷方法。數年前國內很多孕婦接受這種方法以了解胎兒的染色體組成,可能採樣的時機太早,導致數十例新生兒有肢體殘缺的情形。目前歐美國家仍然確認CVS是一種可以接受的產前診斷方式,不過其採樣時機應該在懷孕 10 週以後。如確實遵守這一原則的話,則CVS所增加的流產率應不超過 1%,而肢體殘缺的機率也只有 1/3000,與自然發生的機率類似。CVS 可經由陰道或腹部,如經由陰道採樣,則超過 13 週在技術上就比較困難。經由腹部取樣者,則 10 週以後,乃至於足月皆可進行;唯胎盤如果完全位於子宮的後壁,則穿刺針(18號或20號)要穿過羊膜,可能會增加一些流產率,最好應避免。經由陰道採樣則應特別注意子宮頸口是否充份消毒,經腹部採樣者,應絕對避免刺傷腸子。無菌操作和避免污染是非常重要的。

羊膜穿刺在 16 週前後進行。歐美國家已把 14 週的穿刺視為常規,不過如低於 14 週抽取羊水的話,則流產率會較高。如同 CVS 一樣,無菌操作是羊膜穿刺的最高準則,另外在連續超音波的導引之下進行也是絕對必要的。如果沒有超音波的引導,不但抽取的失敗率高,可能刺傷胎兒,而且也容易污染到血液(大部份為母血),降低細胞培養的成功率。萬一血液的污染量較多應立刻加入無菌的 heparin,以防止血液凝固。羊水會促進血液凝固,一但凝固,則很多羊水細胞會被包涵在血塊內,無法培養。

胎兒臍血抽取是一種難度較高的技術。一般而言,懷孕 20 週以後才是適當的時機。最好能找到臍帶與胎盤相連接的地方,可提高抽取的成功率,不過事實上大約有將近 50% 的個案不一定可以找到此一 insertion site, 因此 free loop 也常被利用。臍血抽取後,通常血液會從針刺處噴出,不過一般而言,在二,三分鐘內出血會自動停止。臍血抽取後,胎兒的流產率在 1% 左右。

本篇文章由柯滄銘醫師提供、特此致謝

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