Science重大突破:无创血液检测——准确预测“早产、预产期”的新技术!
2018/06/12
这是无创检测领域的一大新突破!来自斯坦福大学等机构的科学家们开发出了一种适用于孕妇的血液检测技术。该技术不仅能够以75%-80%的准确率预测孕妇是否会早产,还可以评估胎儿的胎龄(或孕妇的预产期)。尤其值得一提的是,这种新型血液测试与现在常用的超声波技术一样可靠,且价格更便宜。

视频来源:斯坦福大学医学院(腾讯视频地址:https://v.qq.com/x/page/p0685g5b1mu.html)

6月8日,这一成果以“Noninvasive blood tests for fetal development predict gestational age and preterm delivery”为题发表在Science杂志上。斯坦福大学生物工程学和应用物理学教授Stephen Quake博士以及医学客座教授Mads Melbye博士是论文的共同通讯作者。BBC等多家国外媒体对此进行了报道。


图片来源:Science(DOI: 10.1126/science.aar3819)

早产及其检测现状

早产,即婴儿至少提前三周出生,是导致5岁以下儿童死亡的最大原因。全球每年有1500万婴儿受早产的影响。在三分之二的早产中,母亲是自发分娩的,而医生并不清楚为什么会这样。

先前,预测早产的最好方法也只在高风险女性(如那些已经有过早产的人)中有效,且准确率只有约20%。此外,产科医生主要是通过在怀孕的前三个月用超声波扫描来估算孕妇的预产期,但随着妊娠的发展,超声波提供的信息也不太可靠了。因此,到目前为止,医生们仍缺乏一种可靠的方法来准确预测怀孕是否会过早结束,以及所有类型怀孕的分娩日期(预产期)。


新型无创血检技术

在这项新研究中,Quake博士带领团队开发了一种新型无创血液检测技术——通过评估母亲血液中游离RNA(cell-free RNA)的水平来测量母亲、胎盘和胎儿的基因活性。他们希望能够利用在孕妇怀孕期间收集到的血液样本来鉴定哪些基因提供了关于胎龄(gestational age)和早产风险的可靠信号。

预产期:准确率与“超声波检测”相当

通过研究31名丹麦妇女(她们在怀孕期间每周提供血液样本,且都是足月妊娠),科学家们开发了一种胎龄测试(gestational age test)。具体来说,Quake博士等首先利用其中21人的血液样本构建了一个统计模型,并借此鉴定出了9种由胎盘产生的、用于预测胎龄的游离RNAs,包括CGA、CAPN6、CGB、ALPP、CSHL1、PLAC4、PSG7、PAPPA、LGALS14。然后,他们用剩余的10位女性的血液样本对该模型进行了验证。

分析结果显示,该模型估算胎龄的准确率约为45%,与在怀孕前三个月用超声波估算的48%的准确率相当。作者们强调,除了与超声波检测的准确率相当,这一新技术还能在整个孕期使用。


早产:准确率高达80%

为了找出预测早产的方法,研究人员使用了来自38名美国女性的血液样本。这些女性都面临着早产的风险,因为她们要么已经有了提早的宫缩(early contractions),要么先前生育过早产儿。参与者在妊娠中期(second trimester)或晚期(third trimester)提供了一份血液样本。最终,38人中有13人早产,其余25人足月分娩。

经分析,科学家们发现,来自母亲和胎盘的7个基因的游离RNA(CLCN3、DAPP1、PPBP、MAP3K7CL、MOB1B、RAB27B和RGS18)的水平能够预测早产。在验证测试中,该血液检测技术准确识别了5个早产样本中的4个(80%);同时,在18个足月样本中,该技术错误识别了3个(17%)。

“需要指出的是,预测早产的基因与用于估算胎龄的基因是不同的,前者主要是母亲的基因。”论文的共同第一作者Mira N. Moufarrej说。

未来要做的还有很多

作者们认为,这一基于游离RNA的血液检测技术有两大优势:更广泛的应用性以及更低的成本。它有望成为超声波技术的补充或替代品,因为超声波检测需要昂贵的设备以及受过培训的技术人员,而许多发展中国家是不具备这种条件的。


图片来源:PNAS(https://doi.org/10.1073/pnas.0808319105)

Quake博士在2008年开发的用于检测唐氏综合征的无创血液测试现在每年被300多万孕妇使用。相关成果发表在PNAS杂志上。

接下来,Quake博士等还需要在更大、更多元化的孕妇群体中(包括那些并不知道有早产风险的女性)验证这一无创血液检测技术,然后才能将其广泛应用。同时,他们还计划进一步调查预测早产的基因的作用,并希望鉴定出能够延缓早产的药物靶点。


图片来源:斯坦福大学医学院

“这些年来,我花了很多时间来理解早产。我认为,这是长期以来关于早产这一问题的首个真正的重大科学进展。”Melbye博士说。

责编:风铃

参考资料:

Blood test for pregnant women can predict premature birth, Stanford-led study reports

Blood Tests Developed That Identify Women at Risk of Preterm Birth

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  • Noninvasive blood tests for fetal development predict gestational age and preterm delivery

    Noninvasive blood tests that provide information about fetal development and gestational age could potentially improve prenatal care. Ultrasound, the current gold standard, is not always affordable in low-resource settings and does not predict spontaneous preterm birth, a leading cause of infant death. In a pilot study of 31 healthy pregnant women, we found that measurement of nine cell-free RNA (cfRNA) transcripts in maternal blood predicted gestational age with comparable accuracy to ultrasound but at substantially lower cost. In a related study of 38 women (25 full-term and 13 preterm deliveries), all at elevated risk of delivering preterm, we identified seven cfRNA transcripts that accurately classified women who delivered preterm up to 2 months in advance of labor. These tests hold promise for prenatal care in both the developed and developing worlds, although they require validation in larger, blinded clinical trials.

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