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唐氏综合征（Down syndrome,DS）,又名21三体综合征或先天愚型,是发现最早、最重要的染色体病,也是最常见的严重出生缺陷病之一[1]。该病的新生儿发病率在1.25‰左右,目前还没有有效的治疗方法,出生后给家庭及社会造成巨大的经济负担和精神损害,所以预防患儿出生为临床主要策略。目前在该病的预防上临床应用主要以血清学筛查技术在孕早、中期进行筛查,再通过羊水、绒毛穿刺等细胞遗传学技术来确诊。但是这种应用流程存在筛查率较高、诊断率较低等问题。因此,本研究的重点是对现有筛查诊断技术进行梳理,研究各类筛查诊断技术在唐氏综合征预防中的适用范围及检测指征,并从转录组水平探索新的筛查途径,以寻找新的筛查因子,为今后建立更为有效的筛查诊断方法提供理论依据。一、唐氏综合征常用筛查方法的性能分析本研究通过对临床上所有入组孕妇进行孕中期血清学筛查检测,对高危孕妇（包括高龄、超声异常、筛查高风险等）群体实施无创胎儿基因检测（non-invasive prenatal testing,NIPT）筛查,应用羊水穿刺染色体核型分析作为诊断标准,辅助荧光原位杂交技术（interphase fluorescence in-situ hybridization,FISH）和微阵列基因芯片技术（chromosomal microarray analysis,CMA）进行补充诊断,研究结果显示如下:1、对41267例孕妇进行血清学筛查,筛出阳性孕妇1621例,初筛阳性率3.93%。最终554例孕妇（34.18%）接受了羊水穿刺检测,诊断21三体患者37例,确诊率为6.68%。血清学筛查操作简便且易于推广,孕妇群体接受率最高,达94.09%,但是筛查效率较低,阳性预测值仅为1.32%。2、对2667例孕妇进行NIPT筛查,初筛阳性19例,初筛阳性率7.12%。初筛阳性孕妇均接受了羊水穿刺检查,确诊21三体患者18例,确诊率为94.73%,确诊率提高了14.18倍。NIPT筛查效率较高,阳性预测值高达94.74%。但是NIPT筛查技术实验难度大,费用较高,难于用于普筛,知情同意率仅为21.97%。3、利用诊断金标准的羊水细胞培养技术,统计237例标本,结果失败3例,检测失败率为1.27%,漏诊1例非整倍体型21三体。该技术培养周期较长,平均时间为21d,且实验技术不易掌握,需要分子学检测技术进行补充。4、统计FISH技术与羊水穿刺技术同时检测的237例标本,FISH技术检测成功率100%,检测周期2448h。弥补了羊水穿刺培养时间长、培养失败率高的问题。但FISH技术漏检1例嵌合型21三体,存在应用范围较为局限等缺点。5、利用CMA技术与羊水穿刺技术同时检测了60例羊水标本,CMA检测出7例21三体,包括1例羊水穿刺技术漏诊的非整倍体型21三体,相对羊水穿刺技术提高了1.66%的阳性诊断率,具有更高的分辨率和敏感性。但CMA对检出的一些染色体拷贝数的微缺失和微重复,临床难以判读和解释,因此只能作为诊断的补充手段。二、妊娠唐氏综合征的孕妇血液及胎盘转录组学研究上述分析结果显示,目前的筛查诊断技术虽可相互补充,但各有局限,依然不能彻底解决诊断率低的问题。基因组测序技术的快速发展为更有效的筛查诊断方法的建立提供了一种新的途径。因此本研究进一步选取妊娠21三体患儿的高龄孕妇、妊娠21三体患儿低龄孕妇、高龄对照和低龄对照四类人群的血液和胎盘进行转录组测序,在转录组水平上筛选与唐氏综合征发病可能相关的基因。1、转录组测序共获得30.07Gb数据,Clean Reads所占比例为98.15%,转录组测序数据达标。结果分析各组基因差异表达较为明显,血液分组中21三体高龄组与健康高龄组之间的差异表达基因个数多于21三体低龄组与健康低龄组之间的差异表达基因个数;胎盘分组中21三体低龄组与健康低龄组之间的差异表达基因个数多于21三体高龄组与健康高龄组之间的差异表达基因个数;胎盘四组之间以及血液组中的高龄组之间,差异表达基因都是以上调居多。疾病组高龄与低龄之间胎盘组织的差异表达基因多于血液。2、比较得到的所有表达差异基因进行GO功能分析。患病组与健康组比较,血液和胎盘两类样品的所有差异基因共富集出3987条GO term,其中生物过程3102条,细胞组分336条,分子功能549条。四组比较共同富集出的条目有138条,其中生物过程87条,细胞组分35条,分子功能16条。3、通过KEGG分类,四组共富集104条通路。妊娠21三体与健康组之间显著富集3条,分别是:补体和凝血级联、疟疾和ECM-受体相互作用信号通路。高龄组血液和胎盘特异富集4条,分别是尼古丁成瘾、环磷酸腺苷、心肌细胞肾上腺素能与醛固酮的合成和分泌信号通路。低龄组血液和胎盘特异富集2条,分别是自身免疫性甲状腺疾病和花生四烯酸代谢信号通路。4、筛选出高龄21三体（血液、胎盘）重点相关的基因有4个,分别为:CRIP2、NR4A1、PFKFB3和FAM118A。低龄21三体（血液、胎盘）重点相关的基因有2个,分别为:HLA-DRB5和GNLY。21三体血液（高龄、低龄）重点相关的基因有2个,分别为:FCGR3B和HLA-DRB4。经q-PCR验证认为这些基因的表达水平与转录组测序结果一致。5、选择上述8个基因经过临床样本的验证,其中的四个基因CRIP2、NR4A1、HLA-DRB5和HLA-DRB4可以作为备选基因,为进一步研究唐氏综合征的无创检查提供了新的潜在标志物。