NIPT室间质评 数据背后的趣味

  2014年已近尾声，热热闹闹的基因检测行业在经历大起大伏后，最终以卫计委为配合高通量测序技术试点医院的申报开展的NIPT室间质评而书写下一个意味深长的逗号。笔者仔细阅读卫计委这份《全国外周血胎儿染色体非整倍体（T21、T18和T13）高通量测序检测室间质量评价调查活动结果报告》（以下简称《报告》），深感其对行业健康发展、规范临床实验室工作具有不可或缺的重要意义，于此不再赘述。一同公布的除了测评结果，围绕结果展开具体的样本信息、平台信息和检测数据中隐藏不少饶有趣味的看点，不妨走进NIPT室间质评大数据，一 一详解。

  看点一：5个未计入评分的样本

  本次室间质评共发放20个质评样本，其中15份用于成绩评价，5份用于正式质评发放样本类型的参考，不纳入成绩评价。参与测评的84个实验室中的83个都以此15份样本取得室间质评100分成绩。那么另外不计入成绩的5份样本（表1）是怎样的？

  一种创新技术，或者说一个领域发展的推动力始终来自于精益求精的行业领导者，低于4%和低比例嵌合情况下的胎儿游离DNA在实际检测中并没有成为所有检测单位不可逾越的鸿沟。据知情人士透露，这84家中也有将这5例样本全部检出的机构。当然，这些细节并不重要，重要的是这提示我们，当NIPT大规模应用日渐成熟，随着技术流程更加完善，相较可达99%检测准确度这一高标准，胎儿游离DNA浓度和低比例嵌合的问题或将不再是牵绊临床实践的问题。2013年Jacob A. Canick等人1研究表明3%或4%胎儿游离DNA含量是NIPT检测的风险关口。这5例未计入评分的样本实际有效胎儿游离DNA浓度恰好都在3%-4%。尽管目前卫计委并未公布参与评测的机构针对这5例样本的考试成绩，但可以猜测此次作为参考样本的这5例也给国家层面全面衡量各个实验室运行NIPT提供足够参照信息。至于明年会不会将此作为室间质评的评分样本，不得而知。

  看点二： “临界/灰区”
  “灰区”通常指在阳性判断值周围一定范围之外的测定结果可归为可疑，亦即测定的“灰区”。而阳性判断值通常是将大量阴性和阳性样本的测定数据进行统计分析后确定的，其确定依据为判断结果的假阳性和假阴性率最低。通过理解这一“灰区”概念，对照各个测序平台自行设置的“灰区”范围，可以理解为“当结果落在灰区外时，假阳性和假阴性率都为最低。”

  针对NIPT，能低到多低？以贝瑞和康公开的数据说明，在过往几年大规模临床实践样本中NIPT假阳性率与假阴性率分别保持在万分之几及千分之几的水平，这种超高的检测精度与三个因素有关：一是检测对象为明确的DNA剂量变化，比如唐氏综合征胎儿的21号染色体多出一条，表现为DNA剂量升高，这种现象在人群中不存在个体差异。二是，导致检测灵敏度或特异性下降的因素多为散发罕见的生物学现象，比如，母亲为嵌合体、胎盘嵌合、胎儿游离DNA含量过低等，表现在Z值分布上无章可循。三是检测技术本身的精度。

  基于以上，各个机构的“灰区”应是进行大规模临床实践后归纳的统计学上的临界值（表2），符合自己平台技术体系特点。

  笔者单纯的从医学检验工作者角度考量，如果在保持同等的检测“安全”、“有效”的情况下，“灰区”设定越窄，甚或没有“灰区”，越方便临床工作者的实际使用。毕竟高通量测序本身即是一种可批量的、高度自动化的、易于质控的、高精度的分子检测技术，判断标准越清晰越有利于进一步提高临床实验室检验效率，不必重复检测落在“灰区”中的临界样本，减轻临床工作负担，达到更好的卫生经济学效益。

  看点三：测序参数

  《报告》中针对测序平台罗列两个重要的参数，分别为“测序原始数据量”和“唯一比对reads数”，这里测序量的要求皆针对单个样本。其中数值最大的为Illumina实验室自用方法，分别为10M和4M，数值最小的则为贝瑞和康NextSeq CN500，分别为3.5M和1.8M，其余平台对原始数据量和唯一比对reads数的要求则分别集中在5~6M和3~5M。

  原始数据量和唯一比对reads数这两个参数意味着测序平台的检测通量，或者通俗的表达为一次上机能够检测的样本个数。这两个数值越大，相应的通量越低，一次上机检测样本量就越少；反之，则越多。譬如，基于Ion Proton平台的最大数据量为80M reads，按照华大基因单个样本原始数据量5M的要求计算，一次上机则可以做80M/5M=16个。以贝瑞和康NextSeq CN500的通量为400M reads数为例，按照3.5M的单个样本数据量计算，一次可检测超过100个样本，显然后者具有更佳的卫生经济学价值（表3）。

  看点四：OEM也是醉了

  贝瑞和康、华大基因、达安、博奥参与室间质评的平台无一例外被显著标注为OEM，即贴牌生产。基于国内精密仪器设计生产能力相对落后，“拿来主义”若能达到促进技术行业发展的目的，也是大有裨益。在上述测序参数中埋藏一个有趣的现象，各个测序平台检测参数中最大值为Illumina的 NextSeq 500，参数最小值为贝瑞和康NextSeq CN500，在结果判读上也不尽相同。这两款如此神似却走向不同极端的仪器究竟是何原因？

  今年7月，贝瑞和康与Illumina达成深度战略合作协议，两者共同开发适用于中国临床NIPT应用的基于NextSeq 500的一整套高通量测序系统，合作范围不仅涉及测序平台本身，还包含血样运输、DNA提取、文库构建、数据分析等一系列重要环节，可谓优势互补，恰到好处。顺理成章的，NextSeq CN500即是基于Illumina的NextSeq 500进行OEM的。基于同样经典的边合成边测序的测序原理，拥有近似的测序性能，因上下游所采用的解决方案不同而使得检测NIPT参数各异。这，恰是行业竞争的核心所在。可见，贝瑞和康在打造兼具高品质数据与临床适用性的NIPT整体解决方案时做出了卓绝的努力。

  总的来讲，这次室间质评的结果是喜人的，而且国家同时发布了2015年室间质评的申请通知。笔者希望在即将来临新的一年，无论从政策、规范、管理、还是技术、应用、服务等各个层面将现存疑问层层推落之后，NIPT可以高速前进并驶入加速轨道。（转化医学网360zhyx.com）

  参考文献

  1. Jacob A. Canick, Glenn E. Palomaki, Edward M. Kloza, et al, The impact of maternal plasma DNA fetal fraction on next generation sequencing tests for common fetal aneuploidies. Prenatal Diagnosis, 2013,33,667-674