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导言 胚胎发育成一个完整且健康的婴儿是一个高度复杂和受调控过程，需要遗传密码的精确转录和翻译。染色体非整倍体带来了基因剂量的重大变化，这通常会对这一精确控制过程产生灾难性影响。事实上，非整倍体的主要影响是胚胎和/或胎儿的致死性。参与的蛋白编码基因数量越多，妊娠流产的几率就越高。 除了少数例外，人体内的每个体细胞都应该有相同的染色体数目和结构。这一概念是基于有丝分裂错误很少发生的假设。现实中，早期细胞分裂容易出错导致染色体嵌合。染色体嵌合的临床效应直接与基因失衡的大小、初始事件的时间以及异常细胞在组织中的分布有关。在出现减数分裂错误的胚胎中通过再次染色体分离错误产生正常的细胞系，这可以被视为一种机制，通过将基因剂量回移至正常水平来减弱染色体非整倍体的致死性。相反，在染色体正常的受孕中，异常细胞系出现的越早，异常细胞所占比例就越大。在最初几次细胞分裂中发生的错误很可能表现为胚外组织和内细胞团出现异常细胞。 对于发现染色体嵌合的情况强烈建议进行遗传咨询。每种嵌合都需要根据其具体情况进行评估，并提出相应的建议。患者也应了解活产婴儿染色体嵌合风险。 导致染色体嵌合的机制 嵌合非整倍体是由两种主要机制产生：合子后有丝分裂染色体分离错误（图1b-d）和合子后有丝分裂三体/单体挽救先前存在的减数分裂起源的非整倍体（图2）。 在胚胎分裂过程中，染色体分离的错误有多种机制。后期延迟是指在其他染色体的绝大多数姊妹染色单体分离后，染色体仍停留在中极（图1b）。这种现象通常影响一个或只有少数染色体，并可能因姊妹染色单体复制不足，纠缠或纺锤体微管附着导致。后期延迟导致高分离错误和非互换形式的非整倍体（即染色体丢失而没有相应的染色体增加）。在某些情况下，染色体也可能无法被纺锤体捕获，人类合子的活细胞成像证实了这一现象（图1c）。 在合子分裂过程中，两个亲本的基因组被捕获在一个纺锤体上，这个过程非常容易出错。异常的三极纺锤体也会出现在着床前胚胎中，导致大量染色体丢失（“混乱”嵌合；图1d）。它们的形成可能部分受中心体调节因子PLK4内或临近的一种常见遗传变异的影响，这种变异通过母体传递时，可能易于形成三极纺锤体。母体传递很重要，因为来自卵子的mRNAs和蛋白质驱动胚胎的最初分裂，直到胚胎基因组激活。核内复制，即染色体在不涉及细胞分裂的情况下重新复制，胞质分裂失败和中心体过度复制与四倍体细胞的形成有关（图1e）。在胞质分裂失败后某些情况下，可能导致双核细胞。人类胚胎中可出现四倍体，这会导致染色体不稳定、非整倍体和小鼠胚胎肿瘤发生。 在某些情况下，两种染色体分离错误的组合导致来自单亲遗传的一个染色体出现两个拷贝，这种现象称为单亲二倍体（UPD）。与血缘相似，单亲二倍体导致纯合子区域基因常染色体隐性疾病风险增加。UPD还可导致印记基因的异常表达（仅从父母一方的染色体表达，另一方沉默）。某些染色体含有印记区域（染色体6、7、11、14、15、20），这些染色体的UPD可导致临床异常。 植入前胚胎与嵌合 发病率 据估计，在人类植入前胚胎高达70%出现嵌合。据报道，胚泡期约有2%至50%的胚胎活检为嵌合体，这种嵌合可来自生物学机制（真性嵌合），也可来自人工技术对滋养外胚层3-7个细胞的活检评估嵌合体的差异。胚泡的分离显示胚胎内细胞团和滋养外胚层活检存在95-98%的一致性，这表明在胚泡阶段，局限于这两种细胞中的一个高水平嵌合体相对罕见（2-5%；图1a）。 临床意义 2015年Greco等的报道指出，移植一些非整倍体嵌合胚胎可以导致明显健康婴儿出生，这引发了一场关于人类植入前嵌合体胚胎的适当处理和临床意义的辩论。决定哪些嵌合体胚胎将会出现正常结局的确切因素尚待确定。当然，与仅移植整倍体胚胎相比，移植嵌合体胚胎显著降低了临床妊娠率以及持续妊娠/活产率，同时显著增加了流产机会。Zhang等最近的前瞻性研究显示，嵌合体胚组活产率为27.1%，而整倍体组活产率为47.0%（p<0.001）。 滋养层活检中确定的嵌合体水平一直是一个关键焦点，一些研究表明，嵌合体非整倍体比例<50%的胚胎移植比异常细胞比例更高（>50%）的胚胎移植具有更好的临床结局。然而，这一结论并非所有研究都支持。Kushnir等人发现，在非整倍体比例任何阈值下，嵌合胚胎移植的持续妊娠率或流产率都没有显著差异。尽管Zhang等没有特别关注嵌合胚胎高于和低于50%的结局差异，但确实发现，与整倍体胚胎相比，嵌合比例<50%胚胎组的妊娠结局总体上有所下降。此外，还发现，将<40%的非整倍体胚胎与<50%的非整倍体胚胎进行比较，结果没有显著差异，这进一步支持了这样一种观点，即滋养层嵌合体的程度是持续妊娠和流产的不良预测因子。嵌合胚胎移植研究的一个主要关注点是，对于先前移植整倍体胚胎失败患者接受嵌合胚胎移植越来越多。第一个前瞻性非选择随机对照试验已经报道，与整倍体胚胎移植相比，移植嵌合胚胎（嵌合比例高达50%）在妊娠和活产结果方面没有差异。 影响着床前胚胎嵌合体检测的因素很多。首先要考虑的是随机抽取5到10个细胞在多大程度上准确反映了胚胎其余部分的基因组图谱。随机取样可能表明特定活检细胞内的嵌合水平，但数学模型表明该水平不一定准确反映整个滋养外胚层和/或胚胎情况。了解使用植入前非整倍体（PGT-a）基因检测方法（如下一代测序NGS）也很重要，嵌合诊断基于检测中间拷贝数，即介于1和2之间（嵌合单体）或介于2和3之间（嵌合三体），其中2代表正常情况。虽然中间拷贝数确实可能是由嵌合体引起的，但其他因素，如分析噪音/伪影、扩增偏差、污染、有丝分裂状态、胚胎活检技术的差别、胚胎实验室条件以及为诊断嵌合体而设置的实验室阈值，都会影响拷贝数评估。 Marin等对囊胚再分析进行了荟萃分析，发现与原始嵌合结果的一致性仅为42.6%。因此，很明显，为预测嵌合胚胎生殖潜力在滋养外胚层活检中简单评估嵌合水平并不可靠。 已有报道NGS技术引入PGT-A可导致大量节段染色体非整倍体（segmental aneouploidies，SA）被检出。即使是在常规产前和产后样本中发现SA，对于临床意义的评估也具有挑战性。植入前胚胎中的嵌合SAs使临床意义的评估更加复杂。在一些研究中观察到，选择移植SA嵌合胚胎的患者的植入率降低，而其他研究表明没有明显差异。SA嵌合胚胎的流产率似乎低于整条染色体非整倍体的胚胎。在某些情况下，诊断为SAs嵌合的胚胎在胚胎的其他部位显示出整条染色体非整倍体。SA嵌合也可归因于DNA复制不同步引起的分析噪音或短暂伪影。SAs嵌合的临床预测价值数据严重缺乏，关于是否报告以及报告后如何管理的争论仍将继续。 对于没有整倍体胚胎的患者来说，移植嵌合胚胎可能是怀孕的唯一可能途径。只有当患者充分了解潜在结局时，才可选择这种途径。对于嵌合胚胎，存活的可能性取决于所涉及的特定染色体以及正常和异常细胞的比例和分布。基于这些原则，人们提出了各种优先排序模型来指导患者和临床医生处理由PGT-A诊断的嵌合胚胎，Grati等基于CVS样本中非整倍体嵌合的发生率、羊膜穿刺术（包括UPD）的随访结果、妊娠物中非整倍体嵌合频率以及在活婴中观察到特定非整倍体的可能性，染色体异常的分数越高，移植的优先次序越低。优先排序工具价值仍有待确定。嵌合胚胎移植结果会有差异，因此需要对患者进行详细的遗传咨询。产前诊断实验室应掌握先前PGT-A嵌合结果，以便进行额外的核型分析和/或FISH研究。 CVS与嵌合 绒毛膜绒毛（CV）由两层组成：外部细胞滋养层和内部间充质核心。间充质在发育上与胎儿关系更为密切。通过直接制备（DP）和/或间充质的长期培养（LTC），可以对CV进行细胞遗传学分析，DP反映了快速分裂的细胞滋养层。美国的大多数实验室只分析LTC，而欧洲的实验室通常同时分析DP和LTC。对于有嵌合证据的建议行羊水穿刺，羊水细胞异常提示为真性胎儿嵌合（TFM），而未确诊的则被认为是局限在胎盘的嵌合（CPM）。这两层细胞的细胞遗传学分析为确定嵌合来自胎盘还是胎儿提供了线索。 发病率 在普通产前人群中，约1-2%的CV样本中观察到染色体嵌合，并且通常涉及由于减数分裂或有丝分裂错误而导致的二倍体/三倍体嵌合。在CVS中，约87%的异常细胞系局限于胎盘，其余13%被确定为真性胎儿嵌合。图3和图4总结了TOMA实验室分析的57539例CVS中不同类型嵌合体的观察率。 临床意义 CVS提示嵌合时需要进一步羊穿证实。需要强调的是，大多数通过CVS检测到的嵌合体在羊水穿刺中并未得到证实。 除了在CVS上观察到的嵌合类型外，其他因素也影响羊水细胞确认TFM的可能性。非整倍体嵌合（有丝分裂或减数分裂）的形成机制很重要。减数分裂异常与母体年龄有关，胎儿异常和UPD的风险最高。细胞滋养层和间充质中存在的嵌合主要起源于减数分裂，如果在一层中未发现任何正常细胞也高度提示异常起源于减数分裂。除常见的三体（13、18、21）外，减数分裂起源的嵌合三体还涉及9、15、16和22号染色体。相反，涉及2号和7号嵌合三体常在CVS中检测到，但几乎从未确认为TFM，也很少与有丝分裂错误导致的UPD相关。染色体4，8，9，12，14，15，16和20的嵌合三体对于是否存在TFM不确定。其他非整倍体嵌合出现TFM的几率很低。 图5显示了一组选定染色体确认TFM的总体可能性。值得注意的是，即使羊水细胞计数很高且结果正常，也不能排除隐藏的嵌合现象。超声异常的存在通常是TFM的一个指标。然而，没有胎儿畸形，虽然多少让人放心，但并不能完全排除TFM或以后临床不良结局可能。不能绝对保证CVS嵌合预后正常。 CVS检测为嵌合且该三体状态（如21三体）的胎儿能存活下来，这种情况更令人担忧。如果在CVS检测到的三体包括一条通常被认为致死性的染色体，如10三体，那么这种异常更可能表现为局限性胎盘嵌合。建议后续检查包括羊水穿刺和高分辨率超声评估胎儿形态。当羊水穿刺作为嵌合CVS的后续检查时，实验室应了解CVS的结果，因为细胞计数增加，可以进行适当的FISH研究，以排除羊水穿刺样本中的嵌合，与常规细胞遗传学研究相比，具有更高的可信度。染色体特异性探针的FISH检测为直接和快速评估大量未培养细胞提供了帮助，同时消除了细胞培养引起的伪影。染色体微阵列分析（CMA）也可能有助于检测未培养细胞中的嵌合体，但可能无法检测到低于20%的嵌合体。在向患者咨询时面临的一个特别具有挑战性的问题是，永远不能100%排除TFM，因为即使羊水细胞明显正常，但在其他组织中，也可能存在隐性嵌合体。 嵌合体局限于胎盘可能与妊娠并发症有关,这种观点一直是一个长期争论的话题。最新数据表明，除16三体外，所有其他罕见常染色体三体（rare autosomal trisomy，RAT，定义为除13、18或21号染色体的常染色体三体）CPM在出生体重、新生儿重症监护室（NICU）入院率、高血压疾病发病、自然早产率和apgar评分方面，与无CPM妊娠没有显著性差异。有些特殊情况需要注意，如同时存在于细胞滋养层和间充质层的小比例嵌合。这类情况与低出生体重相关。CPM为16三体的临床处理比较特殊。除胎儿畸形和宫内死亡外，16三体的CPM也会出现胎儿宫内生长受限（IUGR）、先兆子痫和早产的风险。因此，16三体嵌合的诊断需要对高血压疾病和胎儿生长受限进行随访监测。胎盘功能障碍和功能不全被认为是导致母体先兆子痫和IUGR的关键因素。2018年的一项丹麦队列研究表明，与因母体高龄行CVS相比，最初因PAPP-A显著低水平而行CVS的患者， 16三体CPM的不良妊娠结局的风险较高。该数据强调了不同指征发现的胎盘嵌合在结局方面存在潜在差异。值得注意的是，相当一部分患者妊娠结局良好。在丹麦的研究中，32%的16三体CPM病例足月出生儿体重正常且无畸形。Sparks等报告了一个类似规模的队列，包括16三体CPM病例和16三体TFM病例。虽然后者先天异常的发生率显著较高，尤其是肌肉骨骼方面，但大多数儿童（TFM+CPM）表现出正常的神经发育和高生活质量分数。真性16三体嵌合胎儿其表型存在高度差异，且疾病谱较为广泛，包括：IUGR、不对称的颅面和身体表现、听力损失、尿道下裂、脊柱侧凸、皮肤色素沉着异常、早产、产妇高血压、双血管脐带、指趾弯曲、肺发育不全和先天性心脏病。严重程度可能与各器官系统中三体细胞与二体细胞的比率有关。 羊水细胞与嵌合 羊水细胞来源于各种胎儿器官，如泌尿生殖道、呼吸器官和上皮系统。样本还可含有母体组织碎片、母体血液和胎盘或胎膜细胞。实验室方法包括用于核型分析的LTC和荧光原位杂交（FISH）的DC或LTC、染色体微阵列和其他细胞基因组技术。对于常规核型分析，异常有时仅限于单个细胞或培养物，这些通常被视为细胞培养或染色体制备伪影或其他无关紧要情况（“假嵌合”）。真性嵌合的诊断是基于在两个或多个独立的细胞培养中检测到相同的异常。 发病率 羊水穿刺主要是因为高龄，约0.2%的病例显示真性嵌合，0.76%显示多细胞假嵌合，3.73%显示单细胞假嵌合。真性嵌合通常涉及性染色体异常或21、18或13三体。 临床意义 虽然羊水细胞的细胞遗传分析结果被认为是对胎儿核型的全面诊断，重要的是，要认识到在对随后出生婴儿或流产儿的后续研究中，往往并没有证实嵌合存在。这可能反映了细胞分布的组织特异性差异或检测的局限性。此外，结果确认也受到涉及哪条染色体的影响。某些染色体更容易被确认（性染色体和21三体），而其他染色体（2号和7号染色体）在后续羊水穿刺中几乎从未被发现（图5）。对于在羊水细胞中诊断出嵌合体的病例，羊水中异常细胞的相对比例与胎儿组织中异常细胞的相对比例关系不大。此外，低水平嵌合可能不会表现为婴儿或胎儿的明显异常。其中一个最明显的例子是性染色体缺失，只有很少嵌合病例表现出异常表型。对于RAT嵌合来说，很多都是个案报道，存在结果差异，报道不一。 通过羊水穿刺诊断的TFM并不一定会出现不良结局，因为由此产生的表型将取决于异常细胞的比例及其在大脑、心脏等关键组织中的分布。在2018年对17例产前8号染色体三体嵌合病例的研究中，超声检查未发现任何先天性异常的情况下，羊水嵌合水平低的TFM的总体预后较好。实际上，除非胎儿中已有明显的超声异常，否则无法准确预测个别病例的预后。由受过适当训练的遗传人员或从业人员为CPM/TFM患者提供遗传咨询。帮助他们了解各种可能结果的复杂性。 无细胞DNA无创产前检测与嵌合 无细胞DNA（cfDNA）检测基于对母体血浆中循环无细胞DNA片段量化，这些片段来自母体和凋亡滋养层。因此，cfDNA无创产前检测（NIPT）的结果基本上反映的是细胞滋养层的遗传结构，而不是胎儿本身。NIPT本身不是为了检测嵌合体，但有时实验室对异常的存在或不存在的评估有些模糊，并且与样本中胎儿DNA水平不相符时，可能明显提示存在嵌合。根据NIPT结果，也可能高度可疑嵌合，因为有些嵌合体不能存活，如，对于常染色体单体或RAT。当胎儿DNA片段比例（如，45，X/47，XXX）很低时，NIPT不可能检测到嵌合体。 发病率 目前还没有NIPT对嵌合的检出率估计。然而，已有报道全基因组NIPT检测到RAT，最可能的解释是嵌合体。除了研究设计的差异外，报告的RAT发病率差异很大，从低至1:835到高至约1:91。荷兰最近的TRIDENT-2 NIPT研究表明，在“一般风险”人群中，RAT发病率为0.18%（~1:556）。这与TRIDENT-1研究报告的1.11%（~1:91）形成对比，TRIDENT-1研究评估的是“高风险”人群。Benn等对10项全基因组NIPT研究的最新荟萃分析计算了RAT的平均发病率，不考虑适应症，约为1:310（0.32%）。这一比率包括未发现的双胎之一死亡或母体恶性肿瘤引起的RAT。NIPT检测到的最常见的RAT是16，22和15三体，占比均>9%。RAT在CVS中的发病率（0.41%）高于NIPT（0.32%）。 临床意义 通过NIPT全基因组筛查预测RAT有三个主要结果。对于CVS，CPM是最可能的解释（90-94%）。如果RAT处于非常高的细胞比例，可能流产。如果羊水穿刺确认RAT，则表型表现很宽泛，可能从正常到严重受累不等。挑战在于无法准确预测每个特定病例的结局。全面的超声检查有助于发现解剖异常和生长异常。 Benn等人收集了6项研究结果，其中包括151例经全基因组NIPT鉴定的RAT。41.1%正常活产，27.2%胎儿丢失，7.3%胎儿异常，2.0%临床意义明显的UPD，14.6%胎儿生长受限或低出生体重。没有对每个病例进行细胞遗传学确认。从NIPT全基因组筛查报告RAT的价值仍有很大争议，需要进行大量工作来评估通过NIPT检测RAT的临床价值。 未检出的嵌合可能的临床意义 已经明确从胚胎期到出生，真正的染色体嵌合会出现大幅降低。其中一些与早期胚胎致死、植入失败、自发性胎儿死亡和非整倍体纠正有关。有些还可能与染色体不平衡细胞的选择性劣势有关。尽管异常细胞可能会减少到低水平，但在妊娠早期出现的嵌合对发育影响可能仍很明显。可表现为生长不对称和色素异常，或由发育不全引起的其他情况。 当怀疑染色体异常时，低水平残留的异常细胞群可能主要局限于特定组织，并且在常规分析样本中未被检测到，其后果是什么？可能包括常见的常染色体三体复发，同一染色体不平衡的复发性妊娠丢失，卵巢早衰和癌症。术语“隐匿性嵌合体”已被提出，用于描述嵌合体隐藏但根据临床发现存在可疑情况。当存在超声异常而羊水细胞中仅观察到正常细胞时，其他组织中很可能存在隐匿性嵌合体。现代分子细胞基因组学方法的应用为寻找以前常规细胞遗传学分析不能发现的低水平嵌合体和解决其中一些相关问题提供了机会。如CVS很少能识别8号染色体三体但在随后的羊水细胞培养中能通过核型分析发现，可能因为选择性生长劣势造成。但通过FISH或CMA对未培养的羊水细胞进行直接分析，已证明在后续羊水穿刺研究中可有效识别8号染色体三体嵌合体。 结论 在微阵列和NGS时代，临床医生和患者经常会遇到意义不确定的变异（VUS）带来的挑战和困难。事实上，不确定意义在临床遗传学中并不是一个新概念，因为自从产前细胞遗传学诊断出现以来，一直在处理结果的不确定性，主要表现为染色体标记、嵌合体和重排。嵌合体在产前诊断中的重要性已经得到了充分认识，不应将其称为FUS（意义不确定的发现），而应将其视为“结果不确定的发现”（FUO）。相反，采用筛查方法如NIPT/cfDNA检测和报告VUS/FUO的临床实用性存在非常大的争议。预测临床影响取决于确定的时间，然后通过超声和羊水穿刺等后续随访获得结果。除非对每个主要的胎儿组织（脑、心、肾等）进行活检，并且在没有明显胎儿异常的情况下，否则产前发现的嵌合体仍然是一个FUO。
 图3：通过羊穿证实的绒毛取样时检测到的嵌合体最终分类。CPM，局限性胎盘嵌合体；TFM，真性胎儿嵌合体。如果染色体异常仅在滋养细胞中检测到，羊膜穿刺术时未确认，则归类为CPMI。如果已确认，则称为TFM IV。同样，如果仅在间质中检测到异常，羊水穿未确认，则归类为CPM II。如果确认，则为TFM V。如果在两层中检测到异常，而在羊穿时未确认，则分类为CPM III。如果确认，则称为TFM VI。 图4：CVS时观察到的嵌合类型频率（饼图）和羊水穿刺时每种类型被确认的可能性（条形图）。CPM:局限于胎盘的嵌合。TFM：真性胎儿嵌合 图5：在羊水穿刺中确定特定染色体的真性胎儿嵌合的总体可能性 |
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