无创产前基因检测,孕妈、医生、测序公司都应看看

夏凡†，周文浩‡*

†Molecular and Human Genetics, Baylor College of Medicine, Houston, TX, USA；‡复旦大学附属儿科医院

*通讯作者

《NEJM医学前沿》在其APP和官网与NEJM同步发表了综述的中文翻译。

1997年卢煜明教授确立了胎儿游离DNA在孕妇血浆中存在的事实。这一发现在2011年以后被运用到临床，就是大家所知的无创产前基因检测（NIPT）。现在，全世界每年有数百万的孕妇选择NIPT检测，产生了广泛的医学和社会影响。近日，美国国立卫生研究院的Diana W. Bianchi 博士和香港中文大学的赵慧君教授在《新英格兰医学杂志》（NEJM） 发表了一篇综述Sequencing of Circulating Cell-free DNA during Pregnancy，针对NIPT做了全面的回顾和展望[1]。

一直站在中美新生儿遗传病诊断前沿的周文浩教授和夏凡教授主要从NIPT应用的角度，对综述做了深入解读。

NIPT使羊水穿刺等高风险侵入型

产前检查降低40%~76%

有一个健康的宝宝是所有孕妇的愿望。但是，随着孕妇年龄的增长，染色体变异造成的胎儿缺陷会明显增加。最著名的例子有21号染色体三体造成的唐氏综合征。和传统唐氏血清筛查相比，NIPT能显著检测到更多比例的患病胎儿。而且，NIPT的特异性也远远好于唐筛，降低了假阳性结果，避免了很多不必要的侵入型产前检查，比如羊水穿刺和绒毛膜取样，同时也免除了很多产妇的焦虑。正因为NIPT在检测21，18和13号染色体三体的高灵敏度和高特异性，医疗专业团体，保险机构和各国政府都逐渐接受并推荐用NIPT取代传统的血清检测来筛查这三种最常见的新生儿染色体疾病。现在，NIPT已经成为使用次数最多的临床遗传检测项目，其在2017年的应用比所有其它临床遗传检测的总和还要多。

表1. 提供检测前咨询时的考虑要点*

* 改编自Sachs等人的论文

NIPT的技术局限

即使未来NIPT有大于99%的灵敏度和特异性，也不意味着它是一个完美的检测。当NIPT的量级变成每年数百万人次，如果没有适当指引，NIPT有可能产生相当绝对数目的漏诊和误诊。不怕一万，就怕万一。做为临床服务的提供者，医生和检测专业人员更应该理解NIPT的“万一”到底意味着什么。

首先，NIPT虽然是针对胎儿游离DNA，但检测的却是母体和胎儿DNA的混合物。如果胎儿DNA的比例过低，就无法得出有意义的结果。而胎儿DNA过低的样本数，可能会占到2%~5%[2,3]；如果不区分胎儿DNA比例，就会造成假低风险（假阴性）的临床报告。

第二，胎儿游离DNA绝大部分来源于胎盘，如果胎盘DNA显示正常而胎儿本体DNA异常，NIPT就不能正确反应胎儿的状况，造成假低风险（假阴性）结果。

第三，母体本身DNA的异常，比如有染色体变异的肿瘤细胞，也会造成检测结果异常，而出现假高风险（假阳性）结果。

表2. 临床上已经有无细胞DNA检测法的状况*

* 还会应患者要求报告胎儿性别，但并非所有国家均如此

NIPT的应用有限性

任何临床检测都不会宣称自己是万能的，可以看成医疗行业的“责任有限制”。我们首先要明确NIPT是一个筛查检测，结果分为“高风险”和“低风险”两类，而不是检测技术行业比较通行的“阳性/阴性”称呼。这是为了更好地提醒医生和患者，“高风险”NIPT结果，需要侵入型产前诊断检查来确认；而“低风险”结果也绝不意味着“零风险”。

早期的NIPT一般都把检测目标限制在21，18，13号染色体三体和性染色体变异，检测报告的免责声明应该提到无法有效检测其它染色体变异和致病变异。高风险的21三体结果，会有18% 不能确认。这远远好于80%“高风险”结果不能确认的传统唐筛。但是，筛查与最终诊断的差异也是不容忽视的。

随着测序技术和分析方法的发展，现在的NIPT已经有了染色体“微缺失”变异的选项，可以“部分负责”比如迪格奥尔格综合征（DiGeorge syndrome）、小胖威利综合征（Prader–Willi syndrome）等比较常见的染色体部分缺失疾病。但是这里的“微缺失”是相对于几千万个乃至上亿对DNA碱基的整个染色体而言的。目前NIPT对于“微缺失”的“责任”大小下限一般都设在了几百万对DNA碱基的片段大小。当然，和30亿对DNA碱基的人类基因组总长比较而言，几百万确实只是千分之一二的微缺失而已。不过，有限的发表数据表明，NIPT在染色体微缺失疾病筛查的表现，还比不上染色体三体的高效。以迪格奥尔格综合征为例，文献报道“高风险”NIPT结果只有21%左右被确认[4]。

表3. 假阳性和假阴性无细胞DNA结果目前已知的生物学原因*

* 假阳性结果比假阴性结果更常见（88% vs. 12%）[5]

NIPT在已有病征情况下的使用

还有一个重要“责任”声明，即NIPT筛查检测的个体，应该是没有已知病征的。如果胎儿有多次超声检测异常，而医生选择NIPT做为检测手段，这已经不在是筛查的范畴。这时候，考虑到病征的吻合，阳性结果被确认的可能性几乎是100%。更重要的是，一般NIPT阴性结果预示着普通对象99.9%没有患病的效力，但在这个有超声异常的胎儿病例面前则是完全失效的。也就是说，在这个特例里，没有“低风险”结果这一说法；阴性结果的预测能力几乎为“零”，胎儿仍然是高风险的。

这是因为，NIPT检测的目标对象，发生了转换。作为筛查手段时，检测对象是特定的已知遗传变异。而当胎儿已有病征，NIPT的检测目标变成了解释胎儿的特异症状，而不再是局限某种特定遗传变异。

胎儿病征和遗传变异的关系，目前还没有完备的统计。但是从新生儿出生缺陷的类比上，大概有80%的出生缺陷可以归因到遗传因素；这80%的遗传因素里，医学界大概知道50%比较确切的遗传变异；这50%的遗传变异，大概只有1/5-1/3是目前NIPT能检测到的范畴；而在目前NIPT的检测范畴里，仍然只有21，18，13号染色体三体具有非常高的灵敏度。

所以，当胎儿有病征出现时，NIPT的阳性结果虽然可以负责，但是阴性结果却不得不强调“免责”。类似的情况还有孕妇有多次流产历史，家庭里已经有过先天性疾病患儿的诞生等，NIPT可能会作为检测手段，但已经不具备筛查的“责任”。有经验的医师，在这些情况面前往往会建议羊水穿刺等侵入型产前检查，来减少漏查风险。

NIPT技术进步和应用发展

NIPT已经是有史以来最成功的遗传检测。针对目前NIPT的局限性，最近又有很多新的发展。

首先，测序技术的进步，使得相同的花费可以得到更多的测序数据，NIPT对于染色体微缺失检测的能力也迟早会有质的飞跃。

靶向扩增游离DNA目标片段的技术，随着肿瘤液体活检的推动也日新月异。几万个目标SNP同时扩增的技术已经可以取得低覆盖度全基因组NIPT相似的效果。靶向扩增技术还可以运用到单个 DNA碱基致病变异的筛查上。结合家族病史，SNP技术也可以用来鉴别胎儿来自母体的遗传变异。所以，针对显性和隐性单基因遗传疾病，NIPT技术上已经可行。

胎儿和母亲DNA的比例，始终是NIPT的关键。胎儿DNA比例过低，NIPT就是巧妇难为无米之炊。目前，已经有多个提高胎儿DNA比例的方法。而最极致的莫过于利用游离在母体的胎儿细胞，结合单细胞测序技术，几乎可以涵盖所有已知致病DNA变异。最近基于胎儿游离细胞进行的尝试，预示着有100%胎儿DNA比例的NIPT也许正在变成现实[6]。

专家介绍

夏凡，夏凡博士现任美国贝勒医学院副教授，贝勒遗传诊断实验室主任，贝勒遗传诊断实验室临床基因组解读部门首席专家, 具有美国临床分子遗传师执照。夏凡博士在贝勒医学院一直从事高通量测序分子诊断工作， 在贝勒医学遗传实验室建立了全外显子组临床检测的分析流程。他陆续发表了70多篇医学遗传学科学论文，发现了和Prader-Willi综合征相关的MAGEL2基因，5q31.3 微缺失综合征的主效基因PURA，以及与新生儿肌张力低下相关的AHDC1基因等。

周文浩，临床医学博士，主任医师，博士生导师。复旦大学附属儿科医院副院长。《NEJM医学前沿》编委。现任中华医学会儿科分会新生儿学组副组长、中国医师协会新生儿神经专委会副主委、中国医师协会儿科继续教育专委会副主委，上海生物医学工程学会新生儿分会主委、中华医学会上海新生儿学组组长等职。先后入选教育部“新世纪优秀人才”、“上海市领军人才”、“上海市优秀学术带头人”，第七届宋庆龄儿科医学奖，教育部科技进步奖等。（转化医学网360zhyx.com）