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NEJM多文聚焦NIPT假阳性,边旭明教授从临床解析原因

2015/12/10 来源:生物探索
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导读
今年四月份,三篇《新英格兰杂志》上的文章聚焦无创产前检测的假阳性。在“基因组学技术在生殖生育领域的临床应用暨第四届胎儿发育异常、产前诊断与宫内治疗学术会议”上,边旭明教授再度从临床角度解析局限性胎盘嵌合对NIPT假阳性的影响。


近年来,利用无创产前检测(NIPT)来筛查胎儿的染色体非整倍体已广泛应用,并有望从高危孕妇扩展到一般风险的孕妇。

三篇NEJM文章聚焦无创产前检测假阳性


今年4月份发表于《新英格兰杂志》上的三项研究阐明了NIPT筛查的表现和风险。根据贝勒医学院和香港中文大学的一项研究,NIPT假阳性结果的风险相当可观,如果孕妇不进行诊断确认,很可能导致不可逆转的妊娠终止。研究人员说,尽管新检测有着高的敏感性和特异性,但只能用于筛查,而不能替代确认性的染色体核型分析。

另一项由华盛顿大学团队领导的研究,深入分析了NIPT可能产生假阳性结果的原因之一,那就是母亲基因组中存在拷贝数变异。尽管它有这些缺点,但根据一项大型临床研究的结果,NIPT在21三体的检测上还是优于传统的孕早期检测。这项研究由加州大学旧金山分校领导,涉及到16,000名女性。

为了研究各种无创产前检测的表现,贝勒和香港的研究人员重点研究了307名妇女,她们获得了阳性的NIPT结果,包括21三体、18三体、13三体、X单体、XXX、XXY或XYY,并转诊到侵入性的诊断检测。这些结果来自Sequenom的MaterniT21和SafeT21,BGI的NIFTY、Illumina的Verifi、Natera的Panorama以及Ariosa的Harmony。

对于13个病例,羊膜穿刺或绒毛膜取样后的核型分析表明嵌合的存在。而对于剩下294个NIPT阳性病例,19%(56个)被证明是假阳性的。其中,对于最常检测到的21三体,假阳性率在9%,XXX、XXY或XYY为17%,18三体为23%,13三体为46%,而X单体高达62%。

尽管染色体核型分析的结果也有可能是不准确的,但研究人员并没有被告知,婴儿在出生后有任何异常。香港中文大学的研究人员注意到,至少有8例假阳性的NIPT结果(大部分是21三体),但最终生下了健康的婴儿。

华盛顿大学的研究人员深入探究了最后一个原因。在这一项研究中,他们分析了四名妇女的血液样本。这些妇女接受了Illumina的Verifi检测,并获得了阳性结果,其中有三名是18三体阳性,另一名是13三体阳性,但是最终诞下了健康的婴儿。

对于两名NIPT检测结果为18三体阳性的患者,他们在18号染色体上鉴定出重复的区域。研究人员推测,这些重复可能干扰了分析,因为18号染色体的测序读取比其他染色体多。血液中大部分的无细胞DNA都来自母亲,而母体的重复使得读取数量增加,提高了假阳性的机会,而染色体缺失则减少了读取数量,提高了假阴性结果的概率。

这个影响究竟有多大,取决于无细胞DNA中胎儿的比例,重复或缺失的大小,以及它是否遗传给胎儿。有一名患者的18号染色体上有一段长达1.5 Mb的重复,并遗传给了胎儿,故假阳性结果的概率高了16,000倍。

基于拷贝数变异在一般人群中的频率,研究人员估计它们明显提高了NIPT获得假阳性结果的风险。不过,若是考虑母体的拷贝数变异,风险可降低。例如,一旦检测到这样的变异,则这一区域的读取至少应被部分丢弃,或根据需要增加或减少染色体的有效大小。

与贝勒和香港的研究一样,作者认为,尽管与传统的孕早期筛查相比,NIPT表现良好,但后续的诊断检测仍然很关键。“假阳性筛查结果的影响不仅仅是临床风险和经济成本,还给患者带来了巨大的心理压力,”他们写道。

尽管NIPT的实施仍然需要谨慎,但大型的临床研究证明,对于高风险和低风险的妊娠,它优于传统的孕早期21三体筛查。这项研究由加州大学旧金山分校、哥伦比亚大学和Ariosa的研究人员参与,其结果已在去年的ACMG年会上展示,但现在才正式发表。

不过,研究人员也表示,虽然这些结果支持NIPT在各类妇女上的使用,但还需要进一步的成本效用分析。在ACMG年会上,Ariosa的CEO Ken Song就算了一笔账。在美国,每年大约有400万名婴儿出生。假设筛查率在70%,Song计算出,标准的孕早期筛查(FTS)将检测出7800例21、18或13三体,而NIPT将检测出近9000例。由于假阳性率较高,FTS将导致1400例大多不必要的侵入性检查,而NIPT则少于100例。

Song认为,如果NIPT定价在453美元或以下,那么它将节省每个三体病例的总体成本。这个计算假定FTS为171美元,侵入性诊断检测为1300美元,拜访医生需要120美元,以及妊娠终止和患病儿童出生的各种费用。英国伦敦大学学院儿童健康研究所的LynChitty认为,NIPT的采用将最终“取决于当地的文化和社会因素,包括对残疾的态度、终止妊娠的法律,以及现有的医疗结构”,如现行的筛查项目。

边教授解析NIPT假阳性的原因:局限性胎盘嵌合


NIPT的科学基础是血浆游离胎儿DNA。目前外周血中游离DNA(cfDNA)大部分来自母体自身凋亡细胞(脂肪细胞和白细胞),母体外周血含有的cffDNA(胎儿游离DNA),这些cffDNA几乎全部来源于胎盘滋养层细胞。NIPT的基本原理是利用大规模平行测序(MPS)辨识孕妇外周血中破碎的游离DNA片段,经过计算统计,判断胎儿是否有非整倍体异常。目前NIPT产生假阳性结果,可能有几个原因,包括母体的体细胞嵌合、胎盘嵌合、双胞胎消失、母亲的癌症未被检测到,以及母亲的拷贝数变异。

在“基因组学技术在生殖生育领域的临床应用暨第四届胎儿发育异常、产前诊断与宫内治疗学术会议”上,北京协和医院妇产科副主任全国产前诊断专家组组长边旭明教授讲述临床产前筛查和产前诊断工作中容易忽略但却很重要的局限性胎盘嵌合的问题。

影响产前筛查和产前诊断结果的因素——局限性胎盘嵌合

胎盘是胎儿主要附属物之一,胎盘绒毛组织与胎儿来自同一受精卵,遗传物质相同,理论上核型一致。胎儿染色体异常的血清学筛查指标是由胎盘分泌蛋白。目前外周血中来自胎盘滋养细胞的游离DNA片段用于无创产前检测技术(NIPT)。绒毛活检(CVS)直接获取胎盘滋养细胞进行染色体核型分析。

影响产前筛查和产前诊断结果的胎盘因素主要是局限性胎盘嵌合(CPM)。CPM是指胎盘内同时存在两种或多种细胞系,其染色体核型与胎儿存在差异,胎儿染色体核型大多正常。根据发生机理的不同,CPM可分为减数分裂型和有丝分裂型。减数分裂型是指受精卵染色体异常(通常为三体),但在之后的分裂中,囊胚内细胞团中的胚胎细胞有“丢失”异常染色体,成为46、XN的倾向,异常细胞被“驱赶”至滋养细胞层,这个过程被称为“三体合子挽救”或胎儿自救;有丝分裂型是指受精卵为二倍体,异常分裂发生在胎盘细胞的前体中。在此值得一提的是单亲二倍体(UPD),一种减数分裂型CPM,三体受精卵“胎儿自救”过程中会有一条染色体丢失,有可能剩余的两条染色体来自同一亲本,即成为单亲二倍体(UPD)。

按照所累及的绒毛细胞,CPM可以分为3中类型:I型CPM,染色体异常只存在于细胞滋养细胞,有正常的妊娠结局;II型CPM,染色体异常局限于绒毛的内层细胞团,只有长期培养后方可见到,三体细胞局限于绒毛间质内。这种嵌合胎儿表现正常,有时与FGR(胎儿生长营养不良征)有关;III型CPM,染色体异常存在于细胞滋养细胞和绒毛间质,胚胎也存在嵌合,短期培养和长期培养后均可见到,绝大多数胎儿出现FGR。

局限性胎盘嵌合对产前筛查和产前诊断的影响

胎盘功能是否会影响早中孕期血清学筛查指标的检测水平值得临床关注,可能是提高产前血清学筛查检出率、提高产前筛查工作质量的途径之一。局限性胎盘嵌合(CPM)和胎盘嵌合是导致NIPT检测结果错误的主要原因。局限性胎盘嵌合和胎盘嵌合可能增加胎儿有效DNA片段浓度导致假阳性结果,也可能降低胎儿有效DNA片段浓度导致假阴性结果。

介入性产前诊断主要包括绒毛取样术(CVS)、羊膜腔穿刺和脐静脉穿刺,然而这几种方法所用的组织来源并不一致,分别为胎盘组织、胎儿全胚层、胎儿。不同的介入性产前诊断取材方式和细胞培养方法对局限性胎盘嵌合无直接影响。但不同组织的CPM临床意义不同:绒毛组织提示胎盘受累,羊水细胞提示至少一种胎儿组织受累,胎儿血细胞证实胎儿染色体嵌合存在。

小结

胎盘与胎儿来自同一受精卵,血清学筛查指标多为胎盘合成的蛋白,局限性胎盘嵌合影响NIPT结果的准确性,CVS出现嵌合现象时需要羊水细胞、胎儿细胞的核型分析进行复核,产前筛查和产前诊断中遇到胎盘嵌合时,咨询需更加谨慎、细致和全面。

备注:本文部分内容来自生物通

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