怀孕是一个激动人心的时刻,生一个健康的宝宝是每对夫妇的心愿。然而,在我国,即使是在上海这样的大城市,孕妇接受唐氏综合征筛查的覆盖率也不到25%,目前,上海每年仍有200~300个“唐宝宝”出生。唐氏综合征又称先天愚型,是造成智力低下的最常见遗传疾病,给家庭、社会带来了沉重的负担。那么是什么影响了育龄夫妇接受唐氏综合征筛查的主动性呢?
以往唐氏筛查的标准是羊水穿刺,利用羊水穿刺检查法对唐氏综合征进行确认,有可能对孕妇和胎儿带来一定的风险。有鉴于此,很多孕妇不愿做检查。而孕早期和中期做的血清学筛查只能帮助判断胎儿患有唐氏症的概率,但不能明确胎儿是否患上唐氏症。也就是说抽血化验指数偏高时怀有“唐”宝宝的概率较高但并不代表胎儿一定有问题。如同35岁以上的高龄孕妇怀有“唐宝宝”的概率较高但不代表她们的胎儿一定有问题。另一方面即使化验指数正常也不能保证胎儿肯定不会患病。还是需要对唐筛检查指数超出正常的孕妇应进行羊膜穿刺检查或绒毛检查才可以最大限度地排除唐氏症的可能。
事实上,在孕妇的外周血中存在一种来源于胎盘滋养层细胞的DNA,这部分DNA被称为游离胎儿DNA(cell-free fetal DNA,cfDNA)。由于胎盘是胎儿主要附属物质之一,胎盘绒毛组织与胎儿来自同一受精卵,遗传物质相同。胎盘形成后,滋养层的细胞不断代谢凋亡,其中的DNA片段也源源不断地进入了孕妇的血液中。由于胎儿的游离DNA含量相对较高,且比较稳定,因而被认为是最适合作为产前检测的标志物,这种基于母体血浆游离胎儿DNA分析的无创产前检测技术,国际上称为无创产前检测(NonInvasive Prenatal Testing,NIPT)。
在这项技术之前,如果想获取胎儿的遗传信息,只能通过羊水穿刺。而大约1%的孕妇在经羊水穿刺后会流产,这个风险是比较高的。1997年,香港中文大学的卢煜明教授等人在国际著名医学期刊《柳叶刀》报道了在怀有男胎孕妇的外周血中检测到了Y染色体的存在,从而证明了孕妇外周血中存在来自胎儿的游离DNA。卢煜明教授的无创产前基因检测技术将穿刺流产的风险几乎降低到了0,同时也简化了取样过程。现在,有资质做这种检测的医院在逐步增加,并且检测费用也在迅速降低,目前国内一次的检测费用大约是2000元。而该项技术由于其危险性低和准确率高的优点,正逐步在唐氏筛查中广泛应用。此后,相关研究如雨后春笋,无创产前基因检测技术成为产前诊断领域的重要研究内容。而卢煜明教授本人近几年也成为诺贝尔奖的热门人选。
无创产前检测最佳检测时间是12~22+6孕周。如果检测过早(12周以前)会因母体外周血中的胎儿游离DNA含量过低而达不到要求。虽然胎儿游离DNA会一直存在于母体外周血中直到分娩,但是,如在晚于22+6孕周检测,如果检测呈阳性也会错过介入性产前诊断的最佳时间,而且考虑到伦理因素,不建议在22+6孕周再进行无创产前检测。该技术具体操作为采集孕妇的少量静脉血,对血浆中胎儿游离出的DNA进行测序,根据测序结果获取胎儿的遗传信息,从而筛查出一些胎儿的某些遗传疾病。
对于孕妇来说,血浆中存在游离于细胞之外的DNA,其中大部分来自母体,小部分来自胎盘。通过高通量测序技术测得每个DNA片段的序列,结合生物信息学分析,分类后得到每条染色体的DNA的量,再与标准DNA量进行比较。一般来说人体的染色体均为二倍体,比较的结果应近乎一致,但如果某条染色体的数量超出正常,则很有可能提示胎儿此条染色体为三倍体。
无创产前基因检测原理
相比于对唐氏胎儿常规B超进行的形态学筛查及孕母外周血生化指标测试,无创产前DNA检测针对特定基因变化,特异度敏感性都非常高,常规形态学与生化指标无法与之相比。与羊水穿刺采集胎儿细胞进行DNA检测相比,无创产前DNA检测开展最大的优势是方便,通过抽血检测,对母胎影响小。技术角度来说,cfDNA检测也具有特异敏感的优势,在孕12周就可进行,不需要像羊水穿刺要等到20周左右(绒毛穿刺取样在10~15周也可进行)。
就检测范围来说,理论上讲无创产前检测可以检测出所有的非整倍体染色体,最常见的是21-三体综合征、18-三体综合征、13-三体综合征和性染色体多倍体。与传统筛查技术相比,无创产前筛查具有更高的敏感性和特异性,对21-三体综合征、18-三体综合征、13-三体综合征筛查检出率分别为99.4%、96.6%、91.6%和86.4%,而假阳性率仅有0.16%、0.05%、0.09%。
然而,正如所有其他检测手段一样,无创产前基因检测技术也有其局限性。比如由于技术手段的限制,目前并不是所有已知原因的遗传病都可以用无创产前来进行检测。无创产前检测也不能筛查出神经管缺陷,因此无创产前检测并不能完全取代现有的产前筛查方法。同时,也不是所有的孕妇都适合进行无创产前基因检测。
不适宜进行无创产前基因检测的孕妇
(1)胎儿有超声结构异常;
(2)胎儿染色体中的嵌合体型、易位型、微缺失、微重复等结构性异常;
(3)怀有多胞胎的孕妇(双胎以上);
(4)夫妻双方有染色体异常者;
(5)夫妻双方均有地中海贫血;
(6)可疑致畸病毒感染;
(7)孕妇1个月内接受过免疫治疗;
(8)孕妇1年内接受过异体输血、移植手术、干细胞治疗。
前面我们提到了,无创产前目前的临床应用主要在于检测出所有的非整倍体染色体,最常见的是21-三体综合征、18-三体综合征、13-三体综合征和性染色体多倍体。但是事实上人类的遗传病种类非常多,其中由其他染色体数目异常、微缺失、微重复与单基因遗传病目前还不能通过无创产前来检测。不过,自2010年以来,国际上陆续有研究机构分别利用先证者、三代核心家系以无创的方法获得了胎儿完整的基因组信息。来自美国、中国及中国香港地区的几家科研机构分别报道了各自的研究成果。这些研究给人们这样一个启示,孕妇外周血游离DNA高通量测序技术具有非常广阔的扩展性,除目前可以检测的项目之外,上述提到的其他变异类型的遗传病无创产检的检测可能在不久的将来也可以实现。而事实上目前已有的科研报道中已经有一些成功的应用案例。
目前文献已报道的NIPT可以检测的胎儿疾病
小知识
先证者:是指在家族中最先发现具有某一特定性状或疾病的个体。在谱系图上通常用箭头或手指图形来表示先证者。
非整倍体:个体染色体数目不是成倍增加或者减少,而是呈单个或几个的增添或减少。在二倍体植物中,获单倍体容易,获单体(缺少一条染色体)很难,说明缺少单条染色体的影响较少一套染色体的影响还要大。在多倍体植物中,获得单体就比较容易,说明遗传物质的缺失对多倍体的影响比对二倍体的影响来得小。
三倍体:三倍体为每一个细胞中具有三套完整的染色体组即3n,即每一号染色体有3条相同个体。