无创产检检测诊断出胎儿猫眼综合症一例

A Case of Fetal Cat Eye Syndrome Diagnosed by Non-Invasive Prenatal Testing

摘要: 目的：探讨联合应用多种遗传学检测技术在产前诊断无明显超声表型的猫眼综合征(CES)中的价值，并分析其遗传学特征。方法：对一例经无创产前检测(NIPT)提示22号染色体存在拷贝数增加的胎儿进行研究。通过羊水样本进行染色体核型分析及染色体微阵列分析(CMA)，结合细胞游离DNA低通量基因组测序技术，以精确鉴定其染色体重排。结果：NIPT提示22q11.1-q11.21区域存在约2.66 Mb的拷贝数增益。染色体核型分析确认所有中期细胞均存在22号染色体异常。CMA进一步精确定位到chr22q11.1-q11.21区域存在2.73 Mb的重复。该胎儿在妊娠期未表现出明显的超声结构异常。此外，分析发现chr22:16888899区域可能频繁发生同源重组事件。结论：对于无明显超声发现的染色体微重复(如CES)，产前诊断需联合NIPT与CMA等多种方法。本病例可能是首例报道的与特定遗传重组机制相关的嘴巴倾斜表型。

Abstract: Objective: To investigate the value of combined application of multiple genetic detection technologies in the prenatal diagnosis of cat-eye syndrome (CES) without obvious ultrasonic phenotypes, and to analyze its genetic characteristics. Methods: A fetus with copy number gain of chromosome 22, indicated by non-invasive prenatal testing (NIPT), was enrolled in this study. Chromosome karyotype analysis and chromosomal microarray analysis (CMA) were performed on amniotic fluid samples, combined with low-throughput genomic sequencing technology of cell-free DNA, to accurately identify the chromosomal rearrangement. Results: NIPT suggested a copy number gain of approximately 2.66 Mb in the 22q11.1-q11.21 region. Chromosome karyotype analysis confirmed the presence of chromosome 22 abnormality in all metaphase cells. CMA further precisely mapped a 2.73 Mb duplication in the chr22q11.1-q11.21 region. No obvious ultrasonic structural abnormalities were observed in the fetus during pregnancy. In addition, the analysis revealed that homologous recombination events may frequently occur in the chr22:16888899 region. Conclusion: For chromosomal microduplications (e.g., CES) without obvious ultrasonic findings, multiple methods such as NIPT combined with CMA are required for prenatal diagnosis. This case may be the first reported case of mouth deviation phenotype associated with a specific genetic recombination mechanism.

1. 引言

Schmid-Fraccaro综合征，也被认为猫眼综合征(CES)，是一种罕见的染色体疾病，每10万个活产儿中就有一个会受到影响[1]。CES涉及22号染色体近端长臂(q)，是由22号染色体近端长臂(q)的复制或三倍而引起的[2]。典型的三联征包括虹膜缺损、肛门闭锁和耳朵异常，常被用来描述CES [3]。但临床表现的范围各不相同[2] [4] [5]。不同患者的临床表现可能有所不同，从正常的智力和轻微的畸形特征到肾脏畸形和心脏和智力的障碍[1] [6]。

无创产前检测(NIPT)分析母体血液样本中的游离胎儿DNA (cffDNA)，通常用于筛查常见的胎儿染色体非整倍体，如21三体、18三体和13三体[7] [8]。近年来，许多研究表明，NIPT还可以成功识别胎儿的微重复和微缺失[9]。然而，一些研究表明，NIPT检测常染色体CNVs的能力还有改进的空间[10]。在本文提出的案例研究中，NIPT检测发现22号染色体近端长臂增加了2.66 Mb (重复)。微阵列分析结合核型分析进一步证实了NIPT发现的临床价值。足月男婴出生后出现多种先天性异常，从而证实了CES的诊断。

2. 患者和方法

2.1. 病例介绍

一名39岁女孕妇，G4P2A1，胎龄18周1天，因NIPT结果异常送往济宁医学院附属医院(中国山东济宁)。这名女子身高165厘米，体重78公斤。她的怀孕很顺利。她的丈夫40岁，身高178厘米。这对夫妇都很健康，没有血缘关系。他们的家族史也没有需要特别注意的地方。第一个孩子是个男孩，而且是健康的。第二个孩子是女孩，患有先天性颅内血管瘤。他们在第一次怀孕的前三个月自然流产。由于胎儿死亡，第二次妊娠导致中期妊娠终止。整个孕期，超声检查结果正常。由于高龄孕妇选择NIPT检查胎儿染色体异常。

2.2. 无创产前检测筛查

孕妇提供全血样本(5 ml)，然后将其放入含有EDTA的试管中。在采血8小时内，分离血浆。按照常见常染色体非整倍体和性染色体非整倍体的标准操作程序，完成NIPT程序，如细胞游离DNA提取、文库构建和下一代测序(NGS)。

2.3. 染色体核型分析

妊娠第18周，超声引导下进行羊膜穿刺术收集羊水样本(每次30 ml)。随后，根据我院产前诊断科的羊水核型分析程序(320~400 b)，对20 ml羊水样本进行评估。每个产前样本都定期培养，安装在载玻片上，并进行g显带(如有需要，可附加c显带和n显带)。采用GSL-120流线细胞遗传学分析系统进行核型分析(徕卡微系统；曼海姆，德国)。每例至少计算40个核型，随机选择5个核型进行分析。

2.4. CMA分析

染色体微阵列分析使用最后10 ml羊水。使用QIAamp DNA血液试剂盒(QIAGEN, Hilden, Germany)进行DNA提取，并遵循试剂盒手册(http://www.qiagen.com/)。CMA采用Affymetrix CytoScan 750k芯片(Affymetrix, USA)的高分辨率基因ping单核苷酸多态性芯片进行。国家生物技术信息中心报告了人类参考基因组37 (NCBI37hg19)的发现，这是CNV分析的基础。CNV通过审查多个数据库进行评估，包括DGV (https://ngdc.cncb.ac.cn/databasecommons/database/id/283)、OMIM (https://omim.org/)、DECIPHER (https://www.deciphergenomics.org/)、SANGER (https://www.sanger.ac.uk/)、PubMed (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/)等。以下类别用于对CMA发现进行分组：临床显著性发现包括致病性或可能致病性CNVs，未知意义变异(VOUS)或临床外显率低于10%的CNVs。正常结果包括无CNV，良性/可能良性CNV，或VOUS结果分别低于1和2 Mb的缺失和重复报告的截止值。

3. 结果

3.1. NIPT、核型和CMA结果

NIPT显示13、18和21号染色体存在低危综合征，22号染色体长臂(q11.1-q11.21)增加2.66 Mb。作为NIPS结果的随访，我们实验室进行了有创性基因检测。羊膜细胞核型为46, XY, add (22) (q11.1) (图1)。这对怀孕夫妇的核型正常，表明异常的22号染色体是新突变的。

Figure 1. Amniotic membrane karyogram

图1. 羊膜细胞核型图

3.2. 妊娠结局及随访研究

经过充分的遗传咨询，尽管与CES相关的SSMC胎儿预后不佳，但父母接受了孩子可能在某种程度上患有CES的可能性，并将妊娠进行至足月。在妊娠39 + 3周时，一名患有三度流感和胎粪污染的异常男孩出生。1分钟时Apgar评分为9分。出生时，人体测量重量3400 g，长度50 cm，枕额围(OFC) 34 cm，除了产前检查结果，产后检查显示双侧耳大而低，距远，鼻梁扁平，额前凸，眉毛内侧稀疏，睑裂下斜，人中长，嘴斜，眶前凹，鼻孔前倾，鼻后仰，肛门闭锁，足底皱襞增加。由于新生儿肺炎和非外伤性颅内出血，患者在出生后不久就被转到我们的新生儿重症监护室(NICU)。

心脏超声检查发现卵圆孔，动脉导管未闭和三尖瓣反流。脑部核磁共振显示胼胝体发育不良。眼科检查显示没有异常。目前，他是一个一岁的男孩有复发性肺炎和轻度全身发育延迟(图2(A)，图2(B))。

Figure 2. Abnormal facial features of a male child

图2. 男孩异常面部特征图

4. 讨论

美国妇产科学院(ACOG)的实践公告建议，无论孕妇年龄如何，都应该为所有孕妇提供无细胞DNA筛查[11]。越来越多的基于全基因组分析的产妇血浆中无细胞DNA的NIPS检测被用于检测除常见的21、18和13号染色体三体外的染色体异常和性染色体整倍体，包括微缺失和重复综合征和其他致病性CNV和罕见的常染色体三体(rat)。但是NIPT在这种情况下的使用仍然存在争议[12]。在此，我们报告了一个产前2-q11.1-q11.21三体的病例，在三胎期间出现，没有任何明显的超声异常。我们报告了一个病例，结合几种不同的方法，如常规显带细胞遗传学、CMA和NIPT检测。使用NIPT可以发现大于10 Mb的CNV，具有较高的特异性和敏感性[13]-[17]。在我们的病例中，羊膜细胞CMA证实了NIPT可提供相当准确的复制定位，同时也证实了NIPT在识别小于10 Mb的染色体微重复方面的准确性。此外，在常规产前超声检查发现任何明显异常之前，NIPT可以筛查微复制/微缺失综合征(MMS)。在妊娠中、晚期超声检查中发现22q11染色体微重复的胎儿，可提示胎儿主动脉发育不良、心室点状回声异常、心脏缺损、单脐动脉等异常[2] [18]。另一例t22q11胎儿，产前超声检查未发现明显的超声异常[4] [19]。我们的结果表明，NIPT在检测早期产前异常方面比超声更有效。因为CES不仅发生在高龄产妇，所以无论年龄如何，都应建议对所有产妇进行NIPT筛查。

猫眼综合征(CES)是由22q染色体近端区域的四联体/三联体(4个拷贝)引起的。在结构上，这种增益以带有新着丝点的额外标记染色体(SMC)的形式出现，在细胞遗传学上被描述为一个invdup (染色体DNA序列倒置重复) (22) (pter-q11.2)。但我们病例的核型显示为46, XY, add (22) (q11.1)，没有新的着丝粒。CMA结果进一步鉴定出rr[GRCH37]22q11.1q11.21(16888899_19684557)x3。CMA分析显示，在22q11.1q11.21位点存在2796 kb的重复，涉及27个OMIM基因，包括CECR1、ATP6V1E1、BCL2L13、BID、CDC45、CECR1、CLDN5、CLTCL1、DGCR2、DGC R6、ESS2、GGTLC3、GSC2、HIRA、IL17RA、MICA L3、MRPL40、PEX26、PRODH、RIMBP3、slc25a1、SLC25A18、TSSK2、TUBA8、UFD1、USP18、XK R3，其中CECR1和CECR2是影响CES重复带来的表型变化的重要基因[20]。CECR1在面部、心房、心脏流出部和VII/VIII神经节高表达，与面部畸形和心脏缺陷有关[21]。此外，它还与肾脏和心脏缺陷有关[22]。CECR2被认为是一种染色质重塑基因。由于CECR2的表达干扰了大脑、眼睛和耳朵的发育，大多数CES患者表现出眼睛和耳朵的异常[23]。有研究提示micai3、TUBA8和BID的过表达可能导致CES患者的神经损伤[24]。细胞分裂周期45 (CDC45)是真核生物DNA复制体的重要组成部分。HIRA，也被称为DGCR1或TUPLE1，在动物(老鼠和鸡)的心脏、咽弓和神经嵴中发现[25]。CLTCL1是重链网格蛋白家族的成员，在神经嵴发育中发挥重要作用[26]。涉及CLTCL1的染色体改变与心脏畸形和面部畸形有关[27]。因此，这些不同基因的复制可能导致观察到的卵圆孔未闭、肛门直肠、面部和尿囊前异常。然而，和HIRA参与了许多可能对面部不对称至关重要的途径[28]。这些基因的复制和生物遗传是造成嘴巴倾斜的原因。

经典CES的核心遗传学特征是22q11.1-q11.2区域的四体(4个拷贝)，通常以额外标记染色体(SMC)的形式存在，即invdup (22) (pter-q11.2)，该标记染色体含新着丝粒，是导致表型的主要遗传基础[2] [29]。而本病例的遗传学改变为22q11.1q11.21区域的三体(3个拷贝)，核型表现为46, XY, add (22) (q11.1)，无额外标记染色体或新着丝粒，属于单纯的染色体片段重复，而非经典CES的标记染色体介导的四体异常。这一差异是区分本病例与经典CES的关键：经典CES是“标记染色体相关的四体”，本病例是“单纯片段重复导致的三体”，二者的染色体重排类型、拷贝数剂量及核型表现均存在本质不同。

染色体拷贝数的剂量效应是影响CES表型严重程度的核心因素之一。经典CES的4拷贝模式下，22q11.1-q11.2区域关键基因(如CECR1、CECR2、CLTCL1等)的表达量显著升高，通常伴随更严重且典型的临床表型，包括虹膜缺损、肛门闭锁、严重心脏畸形(如完全性肺静脉异位引流)、重度智力障碍等[4] [19] [29]。例如，既往报道的经典CES病例中，80%以上合并虹膜缺损，50%以上存在严重心脏结构异常，且智力发育迟缓发生率高达70%~80% [3] [5]。而本病例为3拷贝模式，表型呈现“轻度化、非典型化”特征：无经典CES标志性的虹膜缺损，心脏异常仅为卵圆孔未闭、动脉导管未闭等轻度结构异常，智力发育延迟为轻度，主要临床问题集中在面部畸形(嘴倾斜、耳异常)、肛门闭锁及反复感染。这一表型差异符合拷贝数剂量效应规律：3拷贝导致的基因过表达程度低于4拷贝，对发育通路的干扰相对温和，因此表型严重程度显著降低，且缺乏经典CES的特异性体征。此外，本病例的重复片段(2.73 Mb)较部分经典CES的重复片段(通常3~4 Mb)略小，可能进一步削弱了剂量效应的强度，但核心影响因素仍为拷贝数(3拷贝vs 4拷贝)。结合表1中已报道的CES病例分析：7例经典CES病例(均为4拷贝)中，6例存在严重心脏畸形(如室间隔缺损、肺静脉异位引流)，5例合并虹膜缺损或眼部结构异常，4例为重度发育迟缓；而本病例(3拷贝)无眼部异常，心脏异常轻微，仅为轻度发育迟缓，进一步验证了“拷贝数越多，表型越严重、越典型”的剂量效应关系。这一发现提示，CES的表型异质性不仅与重复片段的大小、基因内容相关，更与拷贝数剂量(3拷贝vs 4拷贝)密切相关，为临床预后评估提供了重要的遗传学依据。

据我们所知，到目前为止，全世界大约有100名CES患者的报告。基因组内容的表征通常局限于核型和FISH。之前已经发布了7个将断点映射到22q11.1的案例(表1) [4] [5] [18] [19] [29]-[31]。CES通常以典型的三联征为特征，包括肛门闭锁、虹膜缺损和耳部异常。表1中，7例患者出现耳畸形，包括双侧耳前皮肤下垂、耳前坑状耳和c型肛门闭锁等；5例患者出现肛门闭锁；3例患者有虹膜缺损；6例患者均为男性，包括房间隔缺损、室性耳廓缺损、TAPVR等。我们的病人有耳前凹陷、卵圆孔未闭和肛门闭锁。眼科检查未见异常。8例患者表现出表型多样性，临床严重程度与复制染色体片段大小和遗传内容均无相关性。结果表明，有4例分子改变发生在chr22:16888899区域，而在chr22:18400884到19684557区域则不一致地结束。据了解，在减数分裂过程中22q11断点之间的同源重组事件意味着在CES上的重排和u型交换，姐妹花染色体和同源染色体之间也可以在CES上诱导invdup的形成(22) [32]。我们认为chr22:16888899区域可以出现同源重组事件和配对重组，具体的机制有待研究。结果表明，上述基因的外显率和表型变异与生物遗传、基因–环境相互作用以及上下游调控元件的相互作用有关。综上所述，猫眼综合征是一种罕见的染色体疾病。NIPT发现1例产前CES，孕期超声未见异常，经侵入性诊断及出生后表型证实。除了典型的13、18和21三体外，NIPT还可以筛查亚显微畸变。NIPT结合超声可能是一种相对有效的染色体微重复筛查方法，特别是对超声没有发现的CES。此外，多种产前技术，包括核型分析和CMA，对精确的产前诊断至关重要，对胎儿遗传咨询、治疗选择，和最终对父母决策具有重要的临床意义。此外，我们认为生物遗传在CES相关的外显率和表型差异中发挥重要作用。

Table 1. Summary of karyotyping results, CMA findings, protein-coding genes, OMIM genes, outcomes, prenatal ultrasound findings, and clinical symptoms for the current witness and previously reported CES cases

表1. 当前先证者和以前报道的CES病例的核型结果、CMA结果、蛋白编码基因、OMIM基因、结局、产前超声检查结果和临床症状总结

案例编号	染色体结果	CMA结果	蛋白质编码基因	OMIM基因	结果	产前超声检查结果	临床症状
我们的 案例	46, XY, add (22q)	22q11.1q11.21 (16888899-19684557)x3, 2.73 Mb	35	ADA2, ATP6V1E1, BCL2L13, BID, CDC45, CECR2, CLDN5, CLTCL1, DGCR2, DGCR6, ESS2, GGTLC3, GSC2, HIRA, IL17RA, MICAL3, MRPL40, PEX26, PRODH, RIMBP3, SLC25A1, SLC25A18, TSSK2, TUBA8, UFD1, USP18, XKR3	生存	超声检查未发现	双侧双耳大而低，距远，鼻梁扁平，额前凸，眉毛内侧稀疏，睑裂向下倾斜，人中长，嘴倾斜，耳前凹陷，鼻孔前倾，小颌后倾，肛门闭锁，足底皱褶增加。新生儿肺炎、非外伤性颅内出血、卵圆孔未闭、动脉导管置入术及三尖瓣反流。胼胝体发育不良。眼科检查未见异常。目前，他一岁，有轻微的整体发育迟缓和复发性肺炎
GGregorio Serra 2022	47, XX, +m ar	22q11.1q11.21 (1605469_19010508)x4, 3 Mb	23	Ada2，atp6v1e1，Bcl2l13， 投标， cecr2，Il17ra， mical3，pex26，Slc25a18，tuba8， usp18，Xkr3， dgcr6， ggtlc3，rimp3， prodh， rimp3	生存	超声检查未发现	眼距过长、睑裂下斜、耳发育不良伴耳屏发育不全、耳前凹、左脉络膜视网膜缺损、虹膜缺损、继发性房间隔缺损、持续性低血糖、胆汁淤积性黄疸、先天性甲状腺功能减退、皮质醇和生长激素(GH)不足，脑磁共振成像显示垂体前叶发育不全，垂体柄发育不全和神经垂体异位，严重的整体生长衰竭，发育迟缓，单脐动脉，肛肠直肠畸形(前庭瘘)，轴向张力减退，原始反射减退

续表

薛慧丽2021	47, XY, +m ar, dn	22q11.1q11.21(16900884_18400884)x4, 1.5 Mb	13	ADA2, ATP6V1E1, BCL2L13, BID, CECR2, IL17RA, MICAL3, SLC25A18, XKR3	死亡	胎儿右心室室间隔缺损，主动脉发育不良，左心室点状回声，单脐动脉	双耳前皮肤下垂，距离过远，左耳道闭锁，肛门闭锁，鼻梁平直，双耳低位，眼科检查未见异常，心脏畸形
Andressa Barreto Glaeser 2021	mos 47, XX, +m ar [68]/46, XX [32]	22q11.1q11.21(17153988_18641468)x3, 1.5 Mb	15	ADA2, ATP6V1E1, BCL2L13, BID, CECR2, IL17RA, MICAL3, PEX26, SLC25A18, TUBA8, USP18, XKR3	生存	NG	颅面畸形()，包括半面短小、眼距过远、下斜睑裂、内眦皱襞、畸形耳伴小耳、耳前皮赘、除了肛门直肠(肛门闭锁伴直肠瘘和骶坑)和神经系统(大脑发育不全伴脑室扩张)异常。她还表现出神经精神运动发育迟缓。没有发现心脏、眼睛或耳鼻喉方面的异常
李金杰2021	47, XY, idic (22) (q11.2) (20)	22q11.1q11.21 (16888899_18644241)x4, 1.76 Mb	16	ADA2, ATP6V1E1,BCL2L13, BID, CECR2,IL17RA, MICAL3, PEX26,SLC25A18, TUBA8, USP18,XKR3	生存	NG	长脸、宽额、下斜睑裂()、斜视、双侧耳前凹。房间隔、室间隔缺损，硬膜下积液，腹股沟疝，右眼先天性脉络膜缺损，小颌后畸形。脊柱后凸，斜颈，手指和脚趾较长，手掌皮纹丰富，纹理增多，扁平足，反复呼吸道感染，距离过远
Nélia S Gaspar 2022	47, XY, +idic (22) (q11.21)	22q11.1q11.21(17068189_18894894)x4, 1.83 Mb	21	ADA2, ATP6V1E1,BCL2L13, BID, CECR2,IL17RA, MICAL3, PEX26,SLC25A18, TUBA8, USP18,XKR3, DGCR6, GGTLC3,RIMBP3	生存	羊水过少	半面短小伴小眼，右侧外耳道发育不全，双侧耳前凹和标记，下颌区域的精确开口，提示鳃裂窦道，眼距过远和肛门闭锁。非梗阻性全肺静脉异常回流(TAPVR)，肛门闭锁，眼科检查排除缺损，耳鼻咽喉检查诊断为右侧中度听力丧失，左侧严重听力丧失
吴小青2022	47, XY, +psu idic (22) (q11.2)	22q11.1q11.21 (16888899_18649190)x4, 1.76 Mb	16	ADA2, ATP6V1E1, BCL2L13, BID, CECR2, IL17RA, MICAL3, PEX26, SLC25A18, TUBA8, USP18, XKR3	死亡	肛门闭锁，羊水过多，室间隔缺损，双上腔静脉，右锁骨下动脉异常，右心室肿大，单脐动脉	肛门闭锁，羊水过多，室间隔缺损，双上腔静脉，右锁骨下动脉异常，右心室肿大，单脐动脉

续表

Abdulmajeed AlSubaihin 2017

47, XX, +idic (22) (q11.21)

22q11.1q11.21(16888899_18648856)x4, 1.72 Mb

16

ADA2, ATP6V1E1, BCL2L13, BID, CECR2, IL17RA, MICAL3, PEX26, SLC25A18, TUBA8, USP18, XKR3

生存

NG

Müllerian发育不全包括双侧瘢痕、原发性闭经、盆腔MRI上无子宫及阴道上部、双侧虹膜瘢痕、超声未见心脏或肾脏异常、双耳前皮赘

声 明

本研究已获得济宁医学院附属医院伦理委员会批准，批准号：[JNYFY-2025-LC-037]。所有参与研究的患者家属均已签署书面知情同意书，明确知晓研究目的、检测流程及潜在风险，同意相关数据用于学术研究和发表。研究过程严格遵循《赫尔辛基宣言》及相关医学伦理规范，保障患者隐私和权益。

基金项目

济宁医学院2024年大学生创新创业训练计划项目(编号：cx2024102z)。

NOTES

^*通讯作者。