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腾讯登录科学家扩展无创产前筛查(NIPT)用于更多染色体异常类型的检测
| 导读 | 近日，来自加利福尼亚大学的研究人员通过研究开发了一种新方法，其可以扩展当前无创产前筛查(NIPT)所检测的染色体异常类型的种类，相关研究刊登于国际杂志PNAS上，文章中科学家们利用半导体测序平台鉴别出了微小的染色体剔除或复制现象，比如在猫叫综合征迪乔治综合征中发生的染色体异常情况。 |
近日，来自加利福尼亚大学的研究人员通过研究开发了一种新方法，其可以扩展当前无创产前筛查(NIPT)所检测的染色体异常类型的种类，相关研究刊登于国际杂志PNAS上，文章中科学家们利用半导体测序平台鉴别出了微小的染色体剔除或复制现象，比如在猫叫综合征迪乔治综合征中发生的染色体异常情况。
利用常规技术检测这些类型的染色体微小异常通常需要侵入性的过程来获取胎儿的DNA，比如羊膜穿刺或绒膜绒毛取样等，而侵入性的过程通常存在一定的失败和感染风险；然而近来研究者发现可以在孕妇的血液中检测到胎儿的DNA，而且NIPT技术已经越来越多地通过母源性血液检测来检测特定的染色体异常，然而截至目前为止NIPT技术也仅能用于检测大型染色体的异常，即过多或过少特定的染色体，比如对唐氏综合症的筛查等。研究者Kang Zhang说道，我们发现NIPT技术可以通过某种方式来扩展，从而帮助我们扩大并且对小片段的染色体进行检测，随着对孕妇机体中游离DNA测序越来越多的关注，这种方法也能够被广泛地用于进行其它遗传诊断，比如分析循环肿瘤DNA来对癌症进行检测。文章中，研究者对1476名利用超声检测发现胎儿结构异常的孕妇进行研究，他们分析了这些孕妇机体的血浆样本，而且这些孕妇都经历了侵入性的诊断过程及常规的胎儿DNA分析。随后研究人员对孕龄24周的孕妇血液中获得的循环胎儿DNA进行半导体测序，并且对结果进行了对比分析，结果显示，新型半导体测序技术可以对常规方法检出的异常情况进行更加精准地检测，检出率高达94.5%。
利用半导体测序进行的无创产前筛查花费远低于常规的侵入性筛查，尤其是作为遗传测序技术更加可以降低患者的开销。在NIPT应用于临床之前还需要进行大量的改善，本文研究中研究者利用半导体测序检测到了55个假阳性结果，其中有63.5%的假阳性结果都取决于母亲的染色体异常，而并非胎儿本身影响，这就意味着这种新型方法还需要进行证实试验来对母源性的异常进行筛查。
研究者还指出，利用半导体测序进行NIPT还需要在妊娠早期的时间点进行检测，即在12周至14周的时间里，他们希望可以通过对技术进行改善来检测更小的基因异常情况；当前研究者面对的问题就是，检出的突变越多，他们就有可能获得越多的染色体剔除或复制情况，而这也或许也将具有一定的临床意义并且带来一定的临床结果。而且很多检出的异常都会进行正常的遗传变异。
最后Zhang表示，如果对NIPT技术的扩展可以用于临床实践中，那么就必须非常关注检测结果，同时还要对患者提供适当的咨询，而相信后期深入的研究可以帮助我们实现NIPT技术的扩展，并且为患者的健康将带来一定的帮助。（转化医学网360zhyx.com）
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Noninvasive detection of fetal subchromosomal abnormalities by semiconductor sequencing of maternal plasma DNA
PNAS doi: 10.1073/pnas.1518151112
Ai-hua Yina,b,c,1,2, Chun-fang Pengd,1, Xin Zhaoa,b,1, Bennett A. Caugheye, Jie-xia Yanga,b, Jian Liua,b, Wei-wei Huanga,b, Chang Liua,b, Dong-hong Luod, Hai-liang Liud, Yang-yi Chend, Jing Wua,b, Rui Houf, Mindy Zhangg, Michael Aie, Lianghong Zhengf, Rachel Q. Xuee, Ming-qin Maia,b, Fang-fang Guoa,b, Yi-ming Qia,b, Dong-mei Wanga,b, Michal Krawczyke, Daniel Zhange, Yu-nan Wanga,b, Quan-fei Huangd,2, Michael Karinh,2, and Kang Zhange,g,i,2
Noninvasive prenatal testing (NIPT) using sequencing of fetal cell-free DNA from maternal plasma has enabled accurate prenatal diagnosis of aneuploidy and become increasingly accepted in clinical practice. We investigated whether NIPT using semiconductor sequencing platform (SSP) could reliably detect subchromosomal deletions/duplications in women carrying high-risk fetuses. We first showed that increasing concentration of abnormal DNA and sequencing depth improved detection. Subsequently, we analyzed plasma from 1,456 pregnant women to develop a method for estimating fetal DNA concentration based on the size distribution of DNA fragments. Finally, we collected plasma from 1,476 pregnant women with fetal structural abnormalities detected on ultrasound who also underwent an invasive diagnostic procedure. We used SSP of maternal plasma DNA to detect subchromosomal abnormalities and validated our results with array comparative genomic hybridization (aCGH). With 3.5 million reads, SSP detected 56 of 78 (71.8%) subchromosomal abnormalities detected by aCGH. With increased sequencing depth up to 10 million reads and restriction of the size of abnormalities to more than 1 Mb, sensitivity improved to 69 of 73 (94.5%). Of 55 false-positive samples, 35 were caused by deletions/duplications present in maternal DNA, indicating the necessity of a validation test to exclude maternal karyotype abnormalities. This study shows that detection of fetal subchromosomal abnormalities is a viable extension of NIPT based on SSP. Although we focused on the application of cell-free DNA sequencing for NIPT, we believe that this method has broader applications for genetic diagnosis, such as analysis of circulating tumor DNA for detection of cancer.
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