目標基因組區域的游離DNA分析或將取代血清學篩查

隨著我國二胎政策的實施，可以預想到，高齡產婦（尤其 35 歲以上的孕婦）會越來越多，勢必會導致出生缺陷的發生率也會增加。降低出生缺陷兒成為社會的關鍵問題，其中染色體疾病的篩查成為產前篩查工作的重點。

21-三體綜合征、18-三體綜合征、13-三體綜合征為最常見的三種染色體疾病，過去對于這三種染色體疾病的產前檢測主要是通過：產前血清學篩查和羊水穿刺。血清學篩查的準確度較低（容易出現假陽性和假陰性）；而羊水穿刺作為這三種疾病診斷的「金標準」，具有一定的流產率，很多孕婦難以接受。

無創胎兒非整倍體檢測的優點與不足

隨之，無創胎兒非整倍體檢測（non-Invasive prenatal testing ，NIPT）應運而生。1997 年，盧煜明（Lo）等人研究證明在孕婦血漿中存在胎兒的游離 DNA 片段，這為 NIPT 技術提供了依據。通過高通量測序技術可以對胎兒游離 DNA 進行檢測，利用生物信息學分析軟件系統對結果進行分析，最終得出胎兒患有 21-三體、18-三體和 13-三體綜合征的風險率。

NIPT 的準確度高達 99% 以上，假陽性非常低（約為 0.05-0.1%），其應用較多的測序方法為半導體測序，最終獲得每個 DNA 片段的堿基序列，利用生物信息學分析，把這些序列定位到人類基因組參考圖譜上，計算出樣本的游離 DNA 序列被分配到每條染色體上的具體數值比例，當胎兒的某條染色體數目增加時，其對應的游離 DNA 序列數量會小幅增加，通過測序技術和生物信息技術獲得胎兒患三體綜合征的風險值。

雖然 NIPT 較傳統的篩查方法有很多優點，但是仍然存在巨大的挑戰：準確性和價格問題。

唐篩新方法：基于目標基因區域而非個人基因組的分析

近期，發表在 Clinical Chemistry 雜志上的一篇關于唐氏綜合癥的產前篩查的文章引起了人們的廣泛關注：文章作者 George Koumbaris 等人就 18-三體、21-三體、13-三體及胎兒性染色體異常的非侵入性產前檢測（non-Invasive prenatal testing ，NIPT）問題做了進一步研究，研發出一種新型的、基于目標基因區域而非整個人基因組的游離 DNA 分析的方法。

在 George Koumbaris 和 Elena Kypri 等人的研究中：隨機選取 631 名孕婦（孕周均在 10 周以上，且接受了侵入性的產前檢測），采集外周血液標本，進行檢測。通過設計將近 250bp 自定義目標捕獲序列（Custom target capture sequences ，TACS），去捕獲 21 號、18 號、13 號和 Y 染色體上選擇的位點，然后使用高通量測序技術（又稱下一代測序技術 next generation sequencing ，NGS）進行測序，結合生物信息技術，得出胎兒患有三體綜合征和性染色體異常的風險值。

在 611 例樣本中：52/52 例 21-三體綜合征（95% CI, 93.2%–100%）、16/16 例 18-三體綜合征（95% CI, 79.4%–100%）、5/5 例 13-三體綜合征（95% CI, 47.8%–100%）、538/538 例正常胎兒（95% CI, 99.3%–100%），而且均可檢測性染色體有無異常（95% CI, 99.4%– 100%），檢測的敏感性和特異性均為 100%。

在該項研究中，孕婦平均年齡為 36 歲，平均體重 63 Kg，平均孕周 16w。另外，結果顯示，正常樣本中胎兒 DNA 片段與三體的風險值無關，而在三體樣本中確有非常鮮明的聯系，P 值分別為 0.0014（T21）、0.0002（T18）、0.0164（T13）。同時，針對性染色體目標區段的檢測，得到的胎兒性別檢測的準確性為 100%。

新技術的優勢所在

在 George Koumbaris 等人進行的這項研究中，提出了一種對胎兒染色體非整倍體無創產前篩查的新的技術，即目標基因組區域的游離 DNA 分析技術（目標序列捕獲技術）。過去人們認為母體血液循環中胎兒游離 DNA（ffDNA）的量為 3%-6%，然而最新的研究表明母體中 ffDNA 的量可高達 10%-20%。

在過去 10 年，研究人員應用大量的方法辨別和富集母體血液循環中的胎兒游離 DNA，以 DNA 為基礎的方法包括測序和以表觀遺傳學為基礎的實驗方法（如以甲基化的研究為焦點）。目標序列捕獲技術是指通過設計目標捕獲序列（TACS）有選擇性的分離、富集基因組的特定片段，該技術應用 Bayesian 方法，并以 95% 可信區間的低限判斷一個樣本是否含有充足的胎兒 DNA 片段，因此可以同時準確的檢測胎兒 DNA 片段和胎兒非整倍體，影響實驗結果的最重要因素是不同染色體上具有相同 GC 含量的 TACS 的數量。

該技術的優勢在于，相比現今主流的 NIPT 技術檢測胎兒染色體的拷貝數，該技術是應用目標序列捕獲技術，可以將測序定位到人們感興趣的基因組區域，避免了全基因組測序復雜過程，減少了數據讀取量，增加了同一批上機檢測的樣本量，大大降低了檢測成本。對我們這樣一個人口大國，成本的降低意味著可以有更多的孕期婦女可以承受 NIPT。

目標基因組區域的游離 DNA 分析技術，是對現有的 NIPT 技術的改進，該技術檢測低危孕婦的準確性也和高危孕婦相近。NIPT 以非侵入性、準確度和敏感度高的特點，在不久的將來會成為取代血清學篩查的首選方法。