基于STR技术的产前诊断：从母源污染排查到染色体异常检测

基于STR技术的产前诊断：从母源污染排查到染色体异常检测

短串联重复序列（STR）是人类基因组DNA中广泛存在的一类具有高度多态性和遗传稳定性的遗传标记序列。基于毛细管电泳的STR检测技术在产前诊断中具有重要应用，可用于母源细胞污染排查、单亲二体疾病辅助诊断和非整倍性染色体疾病快速诊断等。本文将详细介绍STR的基本概念、检测原理及其在产前诊断中的具体应用。

一、短串联重复序列（STR）

短串联重复序列（short tandem repeat，STR）是人类基因组DNA中广泛存在的一类具有高度多态性和遗传稳定性的遗传标序列，核心序列为2~6个碱基，按孟德尔规律呈共显性遗传。

由于核心序列及其重复次数不同，STR在不同种族、不同人群、不同个体之间的分布具有很大的差异性，构成了STR的遗传多态性。因此选取几个STR位点可作为一有效个体识别标志，具有极强的特异性。

STR检测技术

* STR分型要求满足三个条件：

·空间分辨（对于差异只有一个核苷酸的STR等位基因能够在分离空间分辨出来）

·光谱分辨（分辨不同颜色的荧光染料）

·DNA片段分析的精确度（每次电泳之间的DNA片段测量准确度必须足够一致）

二、毛细管电泳STR检测原理

STR检测是一种基于毛细管电泳（capillary electrophoresis,CE）的短序列重复片段检测分析方法。

STR检测原理

毛细管中的聚合物对DNA从负极到正极的移动形成了阻碍，更小的DNA分子泳动的速度更快，被标记了不同荧光染料的DNA片段，仪器激光光源能够激发染料分子，CCD检测荧光染料被激发后的发射光以峰值的形式通过分析软件进行结果分析。

电泳结果-STR图谱

基于PCR扩增和CE分离技术，定性、定量分析STR的多态性，是检测STR位点常用的技术手段之一。一次检测的STR位点越多，就越能区分DNA一半的不同来源。与其他分子诊断技术相比，CE的分辨率可达1 bp，可半自动化和批量检测，快速得到结果，在高通量检测、可质量控制等方面具有突出优势，有望解决产前诊断技术资源的“缺口”问题。

STR检测技术流程：

三、STR检测在产前诊断中的应用

在产前诊断方面，STR检测可用于MCC排查、单亲二体疾病辅助诊断、非整倍性染色体疾病快速诊断等。

1. 母源细胞污染排查

母源细胞污染（maternal cell contamination，MCC）检测前，需要对羊水样本进行母源污染的检测，选取具有高杂合度和高多态性的STR位点，应用多重PCR+CE对羊水、脐血等进行母血污染鉴定，具有极强的灵敏度，结果准确可靠。

2.单亲二体疾病辅助诊断

单亲二体（uniparental disomy，UPD）疾病是指由两条同源染色体均遗传自一个亲代引起的疾病。UPD可分为单亲同二体（isodisomy，来自同一亲体的同一染色体）和单亲异二体（heterodisomy，分别来自同一亲体的两条同源染色体），可以是染色体上的某一片段，也可以是一整条染色体。对于UPD的诊断，最为经典的技术为STR检测。

3.非整倍性染色体疾病快速诊断

非整倍体检测是对于特定染色体数目异常的快速检测，其中21、18、13、X、Y染色体数目异常较为常见。通过定性、定量分析STR的多态性，能诊断出99.2%～100.0%目标染色体（21、18、13、X和Y 5种染色体）的非整倍体异常。随着分子时代的到来，STR检测的优势愈发突出，该技术准确、便捷、快速、低价，适宜在各级医院及实验室进行推广，具有广阔的应用前景。