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目的:先天性心脏病（congenital heart disease,CHD）是最常见的先天畸形,围产期的发病率和死亡率较高。产前诊断CHD可以帮助孕妇更好地进行临床咨询,完善相关检查,及时转诊,降低围产期的死亡率。而目前CHD的产前检出率较低,在发达国家仅为30%-60%,在发展中国家更低。因此,提高CHD的产前检出率,对优生优育有重要意义。本研究在第一部分回顾性分析了在我院产前诊断中心诊断的胎儿圆锥动脉干畸形及弓动脉畸形的超声病例资料,提出了一种规范的三维容积数据后处理方法,旨在探索三维超声在产前诊断CHD中的应用价值,提高产前诊断CHD的准确率,为产时及产后及时有效的护理提供帮助。与此同时,我们意识到产前超声检查主要集中在中孕期,且胎儿心脏超声检查受仪器设备及操作人员技术水平的限制很难普及作为筛查手段,因此寻找一种相对简单高效的胎儿CHD的筛查指标尤为重要。为了进一步探索产前筛查CHD的有效方法,我们对孕有CHD胎儿的孕妇血浆、血浆来源的外泌体及CHD胎儿心脏组织分别进行转录组学测序分析,旨在寻找CHD相关的产前诊断分子标志物,并以此为依据进一步研究其作用机制,为CHD产前诊断的优化和早期治疗干预提供理论基础。研究方法:1、本研究第一部分通过回顾性分析胎儿心脏超声3D-STIC（Three-dimensional spatio-temporal image correlation）容积数据,首次提出了一套标准化的容积数据分析处理流程,并应用于产前较为常见的胎儿圆锥动脉干畸形及主动脉弓畸形的诊断。将3D-STIC容积数据以多平面模式显示,在胎儿四腔心切面,按步骤移动参考点,分别显示主动脉及肺动脉的起源、走行,判断空间位置关系,诊断胎儿圆锥动脉干畸形。将3D-STIC容积数据以多平面模式在B平面显示胎儿主动脉弓矢状切面,按步骤旋转y轴及z轴,通过超声断层显像模式和表面成像模式显示胎儿主动脉弓及其头臂血管。通过与二维超声对比,评价三维超声在诊断胎儿圆锥动脉干畸形和主动脉弓畸形中的应用价值。2、本研究第二部分通过对孕妇血浆全转录组学测序和孕妇血浆来源的外泌体micro RNAs（mi RNAs）测序分析,联合生物信息学软件分析和扩大样本量验证,对孕妇血浆来源的circular RNAs（circ RNAs）和血浆外泌体来源的mi RNAs作为CHD的早期无创产前诊断分子标志物的诊断效能进行探讨。通过生物信息学软件分析差异表达的circ RNAs。q RT-PCR方法检测在孕妇血浆和胎儿心脏组织中共同差异表达的7个circ RNAs（hsa＿circ＿0001550、hsa＿circ＿0000992、hsa＿circ＿0000026、hsa＿circ＿0000778、hsa＿circ＿0005982、hsa＿circ＿0030883和hsa＿circ＿0000825）在孕妇血浆中的表达水平。应用受试者工作特征（receiver operator characteristic,ROC）曲线分析hsa＿circ＿0001550、hsa＿circ＿0000992、hsa＿circ＿0000778作为筛查CHD产前分子标志物的能力。同时应用q RT-PCR检测以上3个circ RNAs在正常足月分娩的孕妇产前和产后24h的血浆中的表达水平,明确其是否妊娠特异性表达。对孕妇血浆来源外泌体开展mi RNAs测序分析并应用生物信息学分析方法和q RT-PCR验证孕妇血浆来源的外泌体中的差异表达的mi RNAs。应用ROC曲线分析差异表达的hsa-mi R-1228-5p、hsa-mi R-337-5p和hsa-mi R-1538作为潜在分子标志物筛查胎儿CHD的能力。同时应用q RT-PCR检测以上3个mi RNAs在正常足月分娩的孕妇产前和产后24h的血浆来源的外泌体中的表达水平,明确其是否为妊娠特异性表达。应用ROC曲线联合分析血浆circ RNAs和血浆来源外泌体mi RNAs候选标志物,寻找最优组合以提高诊断效率。3、第三部分通过对CHD胎儿和正常胎儿的心脏组织转录组学测序分析,验证hsa＿circ＿0000992、hsa-mi R-378g、MEIS1在CHD胎儿心脏组织中的表达水平、相互调控关系及对大鼠H9C2心肌细胞增殖和迁移作用的影响。探讨以上基因构成的分子调控网络在CHD发生发展中的作用机制。应用q RT-PCR和Western blot方法检测hsa＿circ＿0000992、hsa-mi R-378g、MEIS1在胎儿心脏组织中的内源性表达水平。培养H9C2细胞和人胚肾细胞（Human embryonic kidney 293T,HEK-293T）,通过双荧光素酶报告基因实验检测hsa＿circ＿0000992与hsa-mi R-378g、hsa-mi R-378g与MEIS1的结合作用和结合位点。通过转染构建hsa＿circ＿0000992过表达的H9C2细胞系,应用q RT-PCR和Western blot方法检测hsa＿circ＿0000992、hsa-mi R-378g和MEIS1的变化水平,应用CCK-8和Ed U实验检测细胞增殖能力,transwell实验检测细胞迁移能力。FISH实验检测H9C2细胞中hsa＿circ＿0000992和hsa-mi R-378g的亚细胞定位。通过转染构建hsa-mi R-378g过表达的H9C2细胞系,使用q RT-PCR和Western blot方法检测MEIS1的变化水平,应用CCK-8和Ed U实验检测细胞增殖能力,transwell检测细胞迁移能力。通过细胞转染方法构建hsa＿circ＿0000992和hsa-mi R-378g共同过表达细胞系,Western blot方法检测MEIS1的蛋白表达水平,应用CCK-8和Ed U实验检测细胞增殖能力,transwell检测细胞迁移能力。结果:1、对于胎儿心脏三维容积数据的规范化后处理,有助于产前准确诊断,可应用于临床。在诊断胎儿大动脉转位中,有标准化容积数据分析过程的方法（3D-2法）及二维超声联合3D-2法（联合法）的诊断敏感性均显著高于二维超声法;在诊断胎儿法洛四联症和共同动脉干畸形中,联合法的敏感性要显著高于二维超声法和3D-2法;在诊断右室双出口中2D法、3D-2法及联合法的诊断敏感度无差异。没有应用特定容积数据处理规则的方法（3D-1法）在诊断所有圆锥动脉干畸形中较其它三种方法的诊断敏感度均显著降低。四种方法的诊断特异度无明显差异。三维容积超声的标准化处理可以清晰显示主动脉弓的位置、走行和分支以及大血管的空间关系。与二维方法相比,标准的三维容积数据处理方法检出异常头臂动脉和弓动脉畸形的敏感度和准确度均显著提高,而在确定主动脉弓位置方面无明显差别。两种方法的诊断特异度无明显差别。2、孕妇血浆circ RNAs和血浆来源的外泌体mi RNAs有望成为CHD的产前筛查分子标志物。孕妇血浆和CHD胎儿心脏组织中共同差异表达7个circ RNAs（hsa＿circ＿0001550、hsa＿circ＿0000992、hsa＿circ＿0000026、hsa＿circ＿0000778、hsa＿circ＿0005982、hsa＿circ＿0030883和hsa＿circ＿0000825）。应用q RT-PCR进行大样本检测,结果显示hsa＿circ＿0001550、hsa＿circ＿0000992、hsa＿circ＿0000778在孕有CHD胎儿的孕妇血浆中显著高表达,对胎儿CHD具有较好的诊断能力,曲线下面积（area under curve,AUC）分别为0.776,0.710和0.780（P<0.0001）。3个circ RNAs联合诊断,AUC为0.827（95%可信区间[CI],0.773-0.873;P<0.0001）。以上3个circ RNAs在分娩后24小时,孕妇血浆中的表达水平显著下降,表明其具有妊娠特异性。hsa-mi R-1228-5p、hsa-mi R-1538和hsa-mi R-337-5p在孕有CHD胎儿的孕妇血浆来源的外泌体中显著高表达,对胎儿CHD具有较好的诊断能力,AUC分别为0.906,0.856和0.866（P<0.0001）。3个mi RNAs联合诊断,AUC为0.958（95%[CI],0.887-0.990;P<0.0001）。以上3个mi RNAs在分娩后24小时,孕妇血浆来源外泌体中的表达水平显著下降,表明其具有妊娠特异性。hsa-mi R-1228-5p、hsa-mi R-337-5p和hsa-mi R-1538在孕16-19周对CHD同样具有较好的诊断效能。血浆外泌体来源的hsa-mi R-1228-5p、hsa-mi R-337-5p、hsa-mi R-1538联合血浆hsa＿circ＿0001550可获得更好的诊断效能,AUC为0.969,（95%[CI],0.904-0.995;P<0.0001）。3、筛选潜在的CHD致病基因并验证hsa＿circ＿0000992/hsa-mi R-378g/MEIS1调控轴。生物信息学分析筛选潜在的致病基因,扩大样本量验证后得出,hsa＿circ＿0000992和MEIS1在胎儿心脏组织中高表达;而hsa-mi R-378g在心脏组织中低表达。hsa＿circ＿0000992与hsa-mi R-378g存在结合位点,可以充当“分子海绵”。MEIS1是hsa-mi R-378g的潜在靶基因,hsa-mi R-378g可结合MEIS1 m RNA的3’端非翻译区（untranslated regions,UTR）上的结合位点。当过表达hsa＿circ＿0000992时,hsa-mi R-378g的表达水平降低,MEIS1的m RNA和蛋白表达水平升高,抑制H9C2心肌细胞增殖和迁移。FISH实验结果显示hsa＿circ＿0000992和hsa-mi R-378g共同定位于H9C2细胞的细胞质中。当过表达hsa-mi R-378g时,MEIS1的m RNA和蛋白表达水平下降,促进H9C2心肌细胞增殖和迁移。当hsa＿circ＿0000992和hsa-mi R-378g共同过表达时,hsa-mi R-378g可以逆转hsa＿circ＿0000992对MEIS1表达的促进作用以及对心肌细胞增殖和迁移的抑制作用。结论:1、标准化的三维容积超声后处理流程可以提高产前超声诊断胎儿CHD的准确率。2、孕妇血浆中差异表达的3个circ RNAs（hsa＿circ＿0001550、hsa＿circ＿0000992、hsa＿circ＿0000778）具有作为CHD的产前筛查分子标志物的潜力。3、孕妇血浆外泌体中差异表达的3个mi RNAs（hsa-mi R-1538、hsa-mi R-1228-5p和hsa-mi R-337-5p）具有作为CHD的产前筛查分子标志物的潜力。4、孕妇血浆外泌体mi RNAs和血浆circ RNAs分子标志物联合,可以提高产前筛查CHD的能力。5、hsa＿circ＿0000992在CHD胎儿心脏组织中高表达,可充当hsa-mi R-378g的“分子海绵”,抑制心肌细胞的增殖和迁移。6、hsa-mi R-378g在CHD胎儿心脏组织中低表达,MEIS1在CHD胎儿心脏组织中高表达,hsa-mi R-378g通过靶向MEIS1的3’-UTR促进心肌细胞的增殖和迁移。7、hsa＿circ＿0000992/hsa-mi R-378g/MEIS1调控轴在心脏发育过程中起到重要作用。