NIPT临床领域内的新进展

千姿百态

国内外临床试验研究

    胎儿染色体非整倍体异常的无创产前检测（NIPT）得益于新一代高通量测序技术的发展，国内外研究人员进行了大量的临床试验进一步探讨该技术在产前检测中的应用。

    2008年有两个不同的海外研究小组（Chiu等人。 2008; Fan等人。 2008）采用大规模平行测序技术（MPS）在妊娠21三体综合征胎儿的孕妇的外周血中发现了超量的21号染色体。随后，又相继发表三个临床试验，再次验证了大规模平行测序（MPS）对染色体非整倍体的检出具有高灵敏度和特异性（见表1）。于是，从2011年年底开始，美国产前临床界开始利用NIPT对高危孕妇进行检测。Palomaki等人（2011）的研究验证了MPS对高危妊娠母体血浆胎儿T21的检测拥有近99%的灵敏度和特异性，这里定义高危妊娠因素包括产妇年龄、家族病史，血清学筛查高危和超声筛查高危。随后该小组（Palomaki等，2012），又发表一项研究显示MPS对T18检测的灵敏度为100%,假阳性率为0.28%,对T13检测的灵敏度为91.7%,假阳性率为0.97%.针对T13、T18和T21检测的复合灵敏度为98.9%,复合假阳性率为1.4%.Bianchi等人（2012）也采用MPS对高危妊娠孕妇的血清进行检测，但算法分析稍有不同。在这项研究中，NIPT针对T21、T18和T13检测的灵敏度分别为100%、97.2%、78.6%;特异性皆为100%.他们还报道了NIPT也能检测出其他染色体非整倍体，也包括易位型三体以及嵌合型三体。特别是，对X染色体单体检测的灵敏度为93.8%,特异性为99.8%.此外，Bianchi等人同时认为NIPT在不久的将来也可对其他染色体异常进行筛查。Mazloom等人很快就进一步证实了这一观点，他们在基于MPS技术的基础上，通过构建针对性染色体的分类算法，对包括[47,XXX], [45,X], [47,XXY], and [47,XYY]在内的几大性染色体综合征进行检测，其结果的复合灵敏度为96.2%,特异性为0.3%.这一结果提示无创检测技术对特纳综合征、XYY、克氏综合症的的检测精确度接近常染色体，可以考虑将其应用于临床。

    另外一些研究人员采用选择性的染色体分析方法。该方法是对母体血浆游离DNA的特定的染色体区域进行测序（Sparks等人，2012）。最近发表了一项多中心合作的临床研究，针对接受CVS或羊水穿刺术的孕妇人群，采用染色体选择性的测序方法对T21和T18进行检测。（Norton等，2012）（见表1）。利用选定区域数字化分析（DANSR）方法以及FORTE算法进行风险评估，预设cut-off值为1%进行高风险与低风险的界定。结果显示对T21检出的灵敏度和特异性分别为100%和99.97%. T18的灵敏度和特异性分别为97.4%和99.93%.随后又发表的一篇文章（Ashoor等人，2012）表明使用DANSR和FORTE方法在一项回顾性的病例对照研究中，对T13检测的灵敏度和特异性分别为80%和99.95%.Zimmermann（2012）通过对166例样本的染色体多态性位点进行选择性的测序分析，并使用MATLAB （MathWorks, Natick, MA, USA） 实验室提供统的计算方法对染色体拷贝数进行分类计算，其复合计算精度达到了99.8%,除一例45X因DNA质量问题没能检测到，其余的19例染色体非整倍体达到了100%的灵敏度和特异性。

    这些研究证实NIPT在高风险孕妇人群中，针对T21、T13、T18的检测是一种可靠的方法。

    同样针对该项技术，国内也进行了两期大规模临床试验。梁德生等人（2013）的一项412份有效样本的回顾性临床试验，针对唐氏综合征高危孕妇采用MPS进行NIPT检测，结果显示对T21、T18、T13复合检测灵敏度为100%,复合检测特异性高于99.7%.同时，结果也印证了通过一次检测可同时对全部染色体非整倍体进行观察。另外一项更大规模的前瞻性的临床试验收集了超过2000份孕妇血浆（宋义军等，2013），同样采用MPS对T21、T18、T13进行检测，检出率为100%,假阳性率为0.05%.这项研究中低于35岁的非高龄孕妇都有血清学筛查结果作为对照，不仅证实NIPT拥有远高于传统血清学筛查的灵敏度和特异性，更进一步验证NIPT未来在中等风险及低风险孕妇人群的应用。来自台湾的一项多中心合作研究显示（Shaw等，2013），在100例极高危孕妇群体中，除一例45X由于DNA含量不足未能识别外，其余染色体非整倍体全部检出，复合检出率出为96.4%,而对低危组群的201例样本未发现染色体异常，结果证实特异性为100%.

    不谋而和的是，国际研究也表明NIPT在中等风险人群中应该具有类似的灵敏度和特异性（Nicolaides等人，2012），这预示着随着越来越多临床数据的积累，未来NIPT可以覆盖到中等风险孕妇人群（Norton等，2012）。

    随着NIPT 在临床的大规模实践，科学小组展开了越来越多细致深入的研究，Futch（2013年）等人最近总结了2012年2月-7月间5974例临床样本的检测结果（见表1），并对可能影响检测结果的生物相关因素做了讨论，研究认为，胎盘嵌合，母体的恶性肿瘤，母亲嵌合体，双胞胎中一胎停育等情况都应考虑到基因组测序的过程当中，并建立起一套无创产前检测的临床性能参数。此外，孕周和DNA在母血中的百分含量也是影响检测结果的重要因素，Wang等人（2013）对22,384份样本分析发现，母血浆中胎儿DNA含量与孕妇体重成反比，与孕周成正比，在10-21孕周间，胎儿DNA含量每周增加0.1%,超过21孕周时，DNA含量每周增加1%.在初次采血DNA含量不足的情况下，平均3.6周后再次采血，DNA含量有普遍提高。

    随着无创检测技术的不断发展，人们逐渐在尝试通过MPS方法对染色体结构异常进行检测，Srinivasan（2013）对11个经过核型诊断的胎儿游离DNA进行了分析。对每个样本进行了大约109个25碱基目标片段的测序分析。通过靶序列计算和归一化处理，除四例嵌合体外，MPS发现了全部的7个缺失、重复、易位和20号染色体三体。其结果甚至好于核型分析。近期的报道也认为（Lau,2013），通过生物信息学方法的不断改进，基于MPS方法对胎儿染色体结构异常进行检测具有可行性。可以预见，无创产前检测在不久的将来会有更为广泛的临床用途。

    国内外指导意见/专家共识

    虽然国内外临床研究已十分广泛的开展，但迄今为止，专业协会共识或关于NIPT的指导意见还为数不多。2012年ISPD发表声明，在恰当的遗传咨询引导下，通过其他筛查方法、母亲年龄或家族病史确定为高风险的孕妇，可以进行NIPT（benn等。2012A）。同年美国妇产科学会（ACOG）与美国母胎医学会（SMFM）也共同发表委员会指导意见，推荐无创DNA产前检测作为非整倍体高危人群的一种初筛检测。学会同时详细界定了非整倍体高危人群：1）母亲年龄超过35岁；2）超声结果显示非整倍体高危；3）生育过三体患儿；4）早孕期，中孕期或三联筛查、四联筛查呈现非整倍体阳性结果；5）父母为罗伯逊易位。

    面对NIPT迅猛发展带给临床遗传咨询的种种问题，2013年1月美国国家遗传咨询师协会（NSGC）针对无创DNA产前检测的遗传咨询发表指导意见。NSGC认为1）NIPT当前只作为产前染色体非整倍体评估的补充检测，其结果不能视为诊断，异常结果必须通过有创性诊断确诊；2）因缺乏在中低风险人群中的临床数据NIPT暂时不能替代现有的染色体非整体筛查方法；3）现有的临床数据显示NIPT只能涵盖T21、T18、T13等，所以在孕妇检测之前应对其说明这项检测的检测范围和局限性；4）需重视检测前和检测后的遗传咨询，并给出正确的咨询意见；5）如果超声检查异常、家族有染色体异常病史、复发性流产、高龄、筛查阳性等，无论其NIPT结果如何，都应对其进行详细的遗传咨询；6）NIPT发展迅速，临床试验如火如荼，NSGC也将根据NIPT的发展调整遗传咨询的指导意见。

    2013年4月，ISPD再次发表指导意见（Benn等，2013），在此前的基础上结合最新的进展与出现的问题，提出一些新观点。NIPT对性染色体的筛查率较低；当发生双胎一胎早期流产时，结果将不准确；对于嵌合体（包括局限性胎盘嵌合体），结果将不准确。

    紧接着同年4月，美国医学遗传学及基因组学学会（ACMG）在肯定NIPT极高的准确率和较低的假阳性率的同时，也针对NIPT的局限性、遗传咨询及临床标准发表声明。

    国内卫生部全国产前诊断技术专家组也于2012年就无创DNA产前检测技术进行了论证（边旭明等人、2012），指出该检测技术是一种"近似于诊断水平"、"目标疾病指向精确"的产前检筛查新技术，应该与现行的产前筛查体系相结合，并准确把握临床适用人群，包括1）有介入性产前诊断禁忌症者（先兆流产、发热、有出血倾向、感染未愈等）；2） 产前筛查高危或临界高危孕妇（如风险率在1/270-1/1000）；3） 珍贵儿，知情后拒绝介入性产前诊断的孕妇；4）对介入性产前诊断极度焦虑的孕妇；5）就诊时处于较大孕周超出目前产前筛查范围的孕妇。