NIPT-plus用于產(chǎn)前檢測的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

吳夢詩，羅欣

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 產(chǎn)科，重慶 400000)

0 引言

胎兒染色體異常(例如染色體非整倍性和染色體節(jié)段失衡)在妊娠中很常見，并且通常發(fā)生在植入前的胚胎期，由減數(shù)分裂分離錯誤或有絲分裂復(fù)制錯誤引起[1]。通常，它們會導(dǎo)致孕早期胚胎生長停滯，植入失敗或早期流產(chǎn)。但是，有1%-1.7%的胎兒仍具有發(fā)育能力，如果無法通過產(chǎn)前診斷發(fā)現(xiàn)，胎兒則可以持續(xù)生長發(fā)育到孕中期及孕晚期，它們會受到染色體異常的影響，并在出生時表現(xiàn)為染色體疾病綜合征。在1歲之前診斷出的主要先天性異常中，大約15%是由染色體異常引起的，其中25%將導(dǎo)致圍產(chǎn)期死亡[2]。對于存活的染色體異常的孩子，也很大可能伴隨智力低下，多發(fā)性發(fā)育不良或畸形。但是，到目前為止，對此尚無有效的治療措施。因此，在出生前檢測染色體疾病則尤為重要。許多國家為未出生的胎兒提供篩查計劃(產(chǎn)前檢測及診斷)，以識別某些有相關(guān)風(fēng)險的孕婦，幫助其早期診斷和治療。隨著技術(shù)的進步同時也刺激了產(chǎn)前篩查計劃的發(fā)展，最初，常規(guī)的唐氏綜合征篩查僅在孕中期進行，僅使用甲胎蛋白(AFP)進行篩查，隨后擴大到包括全部或游離的β人絨毛膜促性腺激素(β-hCG)，未結(jié)合的三聚雌三醇和二聚抑制素A。到90年代末，使用超聲影像學(xué)在孕期第三個月(例如頸部半透明層，鼻骨)和生化標(biāo)志物，游離β-hCG和妊娠相關(guān)血漿蛋白A進行產(chǎn)前篩查也逐漸開展[3]。1997年，通過鑒定Y染色體特異性DNA片段，在孕婦血漿和血清樣品中首次發(fā)現(xiàn)了無細(xì)胞胎兒DNA(cffDNA)[4]。發(fā)展至今，cffDNA作為一種有前途的分子生物標(biāo)志物，其發(fā)現(xiàn)使產(chǎn)前檢測發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變，也已被用于產(chǎn)科研究的各個方面，尤其在產(chǎn)前診斷和復(fù)雜妊娠中，可以更安全、更早地檢測到胎兒的遺傳狀況。胎兒染色體非整倍性的無創(chuàng)產(chǎn)前檢測(NIPT)為孕早期產(chǎn)前篩查提供了另一種高效的方法，并且自發(fā)現(xiàn)之日起便在世界范圍內(nèi)迅速采用。隨著無創(chuàng)產(chǎn)前檢測(NIPT)的廣泛采用，許多通過傳統(tǒng)篩查方法歸為高?；虻臀Ｈ焉锏脑袐D也開始選擇NIPT，這種選擇已經(jīng)使侵入性診斷的需求降低高達40%[5]。目前商業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)擴大了cffDNA篩選的范圍，包括性染色體非整倍性，罕見的常染色體非整倍體和亞顯微拷貝數(shù)變異，且已經(jīng)以“ NIPTplus”的形式開展檢測。

1 cffDNA介紹

在懷孕期間，可以在母體血漿中檢測到來自發(fā)育中的胎兒的DNA，并將其稱為無細(xì)胞胎兒DNA(cffDNA)，cffDNA起源于胎盤的滋養(yǎng)層，并由核酸內(nèi)切酶降解后作為短dsDNA片段釋放到母體血中，長度為143bp，因此，cffDNA平均比母體無細(xì)胞DNA(cfDNA)短，后者的中位長度為166bp，它來源于身體多種組織細(xì)胞的自然裂解，其中大部分來自造血細(xì)胞。因此，孕婦血漿中的cfDNA是母體cfDNA和從胎盤釋放的無細(xì)胞胎兒DNA(cffDNA)的混合物，可用于測試胎兒的遺傳狀況[6]。通常在妊娠6至7周時可檢測到cffDNA，據(jù)報道最早的檢測是在4～5周時檢測到的[7]。cffDNA與總cfDNA的比例稱為胎兒分?jǐn)?shù)，在整個懷孕期間都會增加，在妊娠晚期可能高達30%。胎兒分?jǐn)?shù)隨母體BMI升高而降低，產(chǎn)婦年齡也與胎兒分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)[8]。胎兒出生并娩出胎盤后，cffDNA會在數(shù)小時內(nèi)從母體循環(huán)中清除。自cffDNA發(fā)現(xiàn)以來，其徹底改變了產(chǎn)前基因檢測，從而允許開發(fā)用于非整倍體的非侵入性篩查方法，稱為非侵入性產(chǎn)前檢測(NIPT)或非侵入性產(chǎn)前篩查(NIPS)，以及針對單基因疾病的診斷檢測，稱為非侵入性產(chǎn)前診斷(NIPD)。染色體微陣列分析(CMA)，可檢測染色體的亞顯微拷貝數(shù)變化，被推薦為胎兒的一種或多種先天染色體異常檢測的一線測試[9]。而迅速發(fā)展的下一代測序(NGS)技術(shù)為產(chǎn)前診斷帶來了革命性的變化，使全基因組測序更快，更經(jīng)濟。通過比較拷貝數(shù)變異，NGS已顯示出與CMA相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性，NIPT是NGS技術(shù)的一個里程碑，當(dāng)用于檢測母體血液中的無細(xì)胞胎兒DNA(cffDNA)時，為21三體性和其他非整倍性的胎兒診斷提供了卓越的準(zhǔn)確性[10]。

2 無創(chuàng)產(chǎn)前檢測技術(shù)目前優(yōu)點

多項研究已經(jīng)證實了NIPT的檢出率及有效性，先前報道指出NIPT對21三體的敏感性為99.7%，而18三體性為97.9%，13三體性為99.0%[11]。NIPT對13三體和18三體的敏感性較低，是由于這些染色體的鳥嘌呤和胞嘧啶堿基的平均含量低于21號染色體，這在測序反應(yīng)中引入了不均勻的偏倚。因此，NIPT相對于孕中期的生化篩查具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，比孕前生化篩查和頸部半透明性測量有更高的特異性和敏感性。而且因為它的假陽性率較低，這也意味著在健康的妊娠中減少了許多不必要的侵入性檢查[12]。侵入性產(chǎn)前診斷的并發(fā)癥包括但不限于流產(chǎn)及感染等，在臨床實踐中，處于染色體異常高風(fēng)險的孕婦由于擔(dān)心上述風(fēng)險而經(jīng)常拒絕進行侵入性產(chǎn)前診斷。因此，愿意接受NIPT的高風(fēng)險孕婦人數(shù)也逐漸增加。從終止妊娠的時機上來說，NIPT可以從妊娠第9周開始進行，讓獲得陽性結(jié)果的婦女在數(shù)周內(nèi)就是否終止妊娠能夠做出決定。相比之下，羊膜腔穿刺術(shù)從第15周開始進行，導(dǎo)致終止妊娠的程序更加復(fù)雜，也將給孕婦帶來更不利的心理和生理影響。加之侵入性產(chǎn)前診斷的開展需要較高的技術(shù)要求和實驗室平臺，因此該項技術(shù)的應(yīng)用也受到局限[13]。NIPT的開發(fā)最初目的主要是檢測T21，T18和T13，這是產(chǎn)前篩查和診斷的重點。但是，技術(shù)的進步使胎兒其他疾病的檢測也成為可能，這對于預(yù)防先天缺陷是必不可少的。通過應(yīng)用與染色體非整倍性分析相同的原理，NIPT也已擴展到檢測胎兒基因組內(nèi)的染色體缺失和重復(fù)，即應(yīng)用NIPT-Plus進行相關(guān)產(chǎn)前檢測。

3 無創(chuàng)產(chǎn)前檢測技術(shù)目前局限性

近年來，NIPT因其對T21，T18，T13和某些性染色體疾病具有很高的檢測率，已經(jīng)改變了產(chǎn)前篩查和診斷。但是，盡管其具有高準(zhǔn)確性，NIPT也有一些局限性。它對T21，T18和T13的檢測具有>90%的靈敏度和較低的假陽性率。對于常見的胎兒非整倍體和性染色體異常(SCA)，其假陽性率分別為0.09%和1%。假陽性病例最常見的是母親的染色體拷貝數(shù)變異(48%)，其次是局限性胎盤鑲嵌(32%)和母親患癌癥(15%)[14]。據(jù)文獻報道，估計約有2%-10%的具有頸部透明性異常的胎兒會被NIPT遺漏，以及一定比例的染色體結(jié)構(gòu)重排，鑲嵌，三倍體和基因拷貝數(shù)變異。這很可能是由于胎兒cffDNA從母體血漿和MPS擴增而來，導(dǎo)致胎兒和母體DNA混合和部分降解。因此cfDNA測試不能代替早期超聲和血清標(biāo)志物評估，因為這些技術(shù)可以識別其他高危胎兒狀況，例如無腦兒[15]。羊膜腔穿刺術(shù)最常用于中孕期快速核型分析，并被認(rèn)為是在染色體異常高危妊娠中診斷胎兒染色體異常的金標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)文獻報道，NIPT可能會錯過通過羊膜穿刺術(shù)和細(xì)胞遺傳學(xué)檢測所發(fā)現(xiàn)的染色體異常的30.0%。由于NIPT-plus的發(fā)展，該比例將來可能會降低。因此，不建議將NIPT作為具有超聲軟標(biāo)記或病理超聲檢查結(jié)果的妊娠的染色體畸變的一線篩查方法，但NIPT可以被認(rèn)為是對有腹腔穿刺禁忌證或擔(dān)心與手術(shù)相關(guān)的胎兒流產(chǎn)的妊娠的可接受的替代方法[16]。

4 NIPT-plus的發(fā)展前景

基于cfDNA分析的非侵入性產(chǎn)前檢查已改變了產(chǎn)前保健。以適當(dāng)?shù)馁M用進行NIPT是在一般妊娠人群中對常見胎兒三體性進行經(jīng)濟高效高靈敏的一線篩查策略。與常規(guī)篩查相比，NIPT初級篩查提高了三體檢查的整體檢出率，并提供了更有效的介入式檢查參考，從而減少了進行侵入性產(chǎn)前檢查的次數(shù)與手術(shù)相關(guān)的流產(chǎn)和其他與手術(shù)相關(guān)的并發(fā)癥。NIPT能夠檢測T21/T18/T13和幾種性染色體疾病，但不能檢測結(jié)構(gòu)異常，鑲嵌，微缺失或微重復(fù)。NIPT無法檢測到任何大小小于2Mb的染色體失衡，這可能反映了它對深度序列或讀取低濃度母體血液cff-DNA模板的局限性[17]。這些不可檢測的異常大多數(shù)不是致命性的，但從長遠(yuǎn)來看，會通過增加不孕和流產(chǎn)的風(fēng)險來影響生殖健康。最近，NIPT的進一步發(fā)展集中在對由節(jié)段染色體失衡引起的微缺失/微重復(fù)綜合征(MMS)的附加分析上。盡管MMS相對少見，但它們共同代表了很大的一組染色體疾病，占所有新生兒先天性異常的1%-2%，通常給家庭和社會造成沉重負(fù)擔(dān)。增強的NIPT方法(NIPT-Plus)對染色體微缺失/微重復(fù)，例如DiGeorge綜合征，(22q11.22微復(fù)制，每3000-6000個新生兒會出現(xiàn)一個此染色體異常新生兒)，鑲嵌性和不平衡易位等染色體異常則能夠進行檢測[18]。據(jù)研究，NIPT-Plus顯示出適用于檢測復(fù)發(fā)性MMS甚至潛在的全基因組MMS的一級篩選方法的標(biāo)志。NIPT-Plus在檢測具有臨床意義的微缺失和微重復(fù)方面表現(xiàn)出很高的靈敏度和特異性，而在檢測常見的非整倍體方面也保持了很高的靈敏度和特異性[2]。在過去的幾年中，也曾有多次報道提示，通過NIPT發(fā)現(xiàn)了先前隱匿的母體惡性腫瘤(淋巴瘤，白血病，卵巢，結(jié)直腸，肛門，和神經(jīng)內(nèi)分泌癌和平滑肌肉瘤)。[19,20]無創(chuàng)產(chǎn)前檢測對于母體疾病早期診斷和治療是否會導(dǎo)致更好的生存率也需要更進一步的數(shù)據(jù)收集及研究。

5 總結(jié)

盡管NIPT已被臨床醫(yī)生和患者廣泛接受，以檢測常見的胎兒三體性和性染色體異常，但仍存在關(guān)于檢測罕見染色體疾病綜合征的附加臨床價值的爭論。2016年，美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)院更新了共識性指南，并建議無創(chuàng)性產(chǎn)前檢測(NIPT)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的血清學(xué)產(chǎn)前篩查[21]。在我國，越來越多的圍產(chǎn)期醫(yī)生也傾向于優(yōu)先推薦使用NIPT進行產(chǎn)前檢測[22]。所有打算評估具有染色體異常胎兒可能性的孕婦都可以選擇產(chǎn)前檢查，而篩查階段為陽性或有其他危險因素的婦女則需要進行產(chǎn)前診斷：例如孕產(chǎn)婦高齡(35歲及以上)，遺傳病的家族病史或超聲檢查異常。在我國，通常建議35歲以上的孕婦直接接受侵入性產(chǎn)前診斷。但是，越來越多的專家認(rèn)為，將年齡作為選擇產(chǎn)前診斷的唯一指標(biāo)是不合適的。鑒于NIPT在產(chǎn)前檢查中的地位，因此應(yīng)實施周到的指導(dǎo)方針，同時還要對從業(yè)人員和患者進行更好的教育。如果沒有指南，NIPT可能會導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)氐尼t(yī)療實踐，損害患者的知情和自由選擇權(quán)。關(guān)于當(dāng)前的NIPT指南，ACMG提倡將其用于常見的非整倍性染色體異常，且NIPT陽性結(jié)果也需要結(jié)合侵入性產(chǎn)前診斷[21]。NIPT-Plus在檢測三體異常，SCA和與DiGeorge綜合征相關(guān)的最常見的22q11.2微缺失方面表現(xiàn)出高性能，據(jù)此，對于染色體微缺失比染色體非整倍性更為頻繁的年輕女性，可以常規(guī)進行NIPT-Plus篩查。使用NIPT進行產(chǎn)前檢測正變得越來越普遍，而NIPT-Plus還將提供檢測染色體疾病綜合征的少見及罕見異常的可能性，這些染色體疾病綜合征在胎兒超聲檢查上沒有可見的異常，包括與智力障礙，發(fā)育遲緩，自閉癥以及大多數(shù)SCA相關(guān)的綜合征。因此，如果持續(xù)使用NIPT-Plus對所有孕婦進行一線篩查，則可能對降低患有這些綜合征的新生兒的發(fā)病率及產(chǎn)生的重大影響。最后，臨床醫(yī)生應(yīng)熟悉所用測試的性能，并了解諸如產(chǎn)婦年齡和BMI之類的產(chǎn)婦狀況的影響，來綜合決定適宜的產(chǎn)前檢測方式。