Визиты в женскую консультацию обычно радостные события, но многие женщины все же немного беспокоятся, поскольку каждая беременность сопряжена с риском хромосомных отклонений. К счастью, благодаря технологическим достижениям неинвазивное пренатальное тестирование (НИПТ) стало более удобным и надежным, чем когда-либо прежде.
Распространение анализа вкДНК для НИПТ
С момента внедрения в 1990-х годах комбинированный скрининговый тест в первом триместре (СПТ) стал распространенным подходом к пренатальному тестированию. Этот подход основан на сочетании биохимического анализа сыворотки и толщины воротникового пространства плода обычно между 11-й и 13-й неделями беременности. Он помогает достоверно выявить [1] такие распространенные хромосомные патологии, как синдром Дауна (трисомия 21) и синдром Эдварда (трисомия 18). По словам доктора Тачжари Панчали (Tachjaree Panchalee), врача отделения акушерства и гинекологии больницы Сирирадж в Таиланде, во время Азиатского форума НИПТ в 2018 году, СПТ очень полезен, но при этом характеризуется высокой частотой ложноположительных результатов и низкой прогностической ценностью положительного результата. Показано, что при частоте ложноположительного результата 5 % частота обнаружения с помощью СПТ достигает 84–90 % [2], что лучше, чем ничего, но точно недостаточно оптимально. Однако с 2011 года появились новые методы, бросающие вызов СПТ. Они помогают выполнить неинвазивный скрининг плода на хромосомные аномалии на основе анализа внеклеточной ДНК (вкДНК).
«СПТ было заменено тестированием на внеклеточную ДНК», — рассказала Лиона Пун (Liona Poon), профессор кафедры акушерства и гинекологии Китайского университета Гонконга в ходе этого мероприятия.
Фрагменты плацентарной ДНК составляют в среднем 13 % [3] от общего количества вкДНК в материнской крови. Фрагменты ДНК плода размером 150–200 пар оснований [4] можно обнаружить в материнской крови уже с 32-го дня беременности и их количество со временем увеличивается [5]. Эти фрагменты исчезают из материнской крови уже через 2 часа после родов [3].
Анализ вкДНК матери и плода позволяет экспертам в области лабораторной медицины неинвазивно и точно оценить наличие хромосомных патологий у плода.
Лаборатории, которые хорошо разбираются в анализе вкДНК, будут среди первых в применении новых методов и смогут помочь акушерам быть на шаг впереди. Доступ к пополняющимся валидированным референсным библиотекам помогает потенциально распространить тестирование вкДНК на другие хромосомные патологии в будущем.
«Медицинский работник обязан быть в курсе всех доступных инструментов для скрининга, потому что каждая женщина имеет право сделать свой выбор», — добавила доктор Панчали.
Подходы к вкДНК
Как и в случае с любым новым открытием, ряд методов НИПТ борются за статус золотого стандарта. Среди них полногеномное и специфическое секвенирование хромосом до платформ на основе анализа микропроб.
Одна из самых ранних используемых технологий — это массивное параллельное секвенирование (метод дробовика). Этот метод не нацелен на конкретные области, а скорее оценивает весь геном всех фрагментов вкДНК, присутствующих в материнской плазме крови.
При полногеномном секвенировании [6] десятки миллионов считываний последовательностей соотносятся и сопоставляются с референсной библиотекой генома человека для сравнения полученных данных с исходной хромосомой. После этого сопоставленные данные подсчитываются, чтобы определить наличие хромосомных патологий у плода.
«При массивном параллельном секвенировании для получения достаточных данных для точного анализа интересующих областей требуется приблизительно 25 миллионов списков необработанных последовательностей [7]», — рассказала доктор Паншали. «Этот подход представляет собой огромную избыточность с учетом того, что клинически значимые хромосомы составляют всего 14 % генома [7]».
Появляются новые технологии, в том числе технологии полупроводникового секвенирования, например платформы ионного потока. Хотя существует ряд платформ, при сравнении двух таких технологий исследователи обнаружили, что [8] объем секвенирования и применение общих и надежных статистических анализов более важны для обеспечения точных результатов, чем конкретное химическое вещество или платформа секвенирования.
В последнее время микропанельный анализ был адаптирован для тестирования вкДНК. С помощью этого анализа можно провести цифровой анализ отдельных участков на наличие специфических хромосомных патологий, в том числе трисомии 21, 18, 13, а также анеуплоидии половых хромосом.
При сравнительном анализе с использованием секвенирования следующего поколения (NGS) было обнаружено, что микропанельный анализ вкДНК быстрее и точнее [9] NGS. Каждый образец анализируется в синглплексе в каждой подпанели, в результате чего получается простой и экономически эффективный процесс анализа образцов. Этот метод широко валидирован в проспективных клинических исследованиях в разных популяциях.
«Результаты внутренней валидации системы подтвердили высокую точность и специфичность без ложноположительных или ложноотрицательных результатов», — подтвердил доктор Панчали.
Новейшая технология, которую необходимо внедрить, включает 6 этапов, позволяющих визуализировать отдельные молекулы ДНК [10], что снижает сложность анализа вкДНК. Она сочетает в себе новую технологию молекулярных зондов для мечения целевых хромосом с новым форматом считывания с использованием нанофильтра. Технология позволяет обогащать отдельные молекулы для визуализации и подсчета без микропанели амплификации ДНК или секвенирования. На сегодня эта технология не была широко валидирована в проспективных клинических исследованиях, в отличие от NGS или микропанельного анализа.
Как может влиять вкДНК?
Поскольку скрининговый тест предлагается только при беременностях с высоким или средним риском, тестирование на вкДНК уже меняет решения женщин и снижает вероятность выкидыша и беспокойства, связанные с процедурой. Результаты исследования у беременных женщин в Гонконге [11] указали, что после внедрения анализа вкДНК частота инвазивного тестирования существенно снизилась.
Лаборатории, которые могут предложить акушерам еще один неинвазивный метод тестирования, помогут беременным женщинам принимать информированные решения и в конечном итоге избежать ненужных инвазивных процедур.
[1] Malone, D.F., et al., (2005). First-Trimester or Second-Trimester Screening, or Both, for Down’s Syndrome. The New England Journal of Medicine. 353(19), pp.2001-2011.
[2] Li, S. W., et al., (2015). The assessment of combined first trimester screening in women of advanced maternal age in an Asian cohort. Singapore medical journal, 56(1), pp.47–52.
[3] Kotsopoulou, I., et al., (2015). Non-invasive prenatal testing (NIPT): limitations on the way to become diagnosis, Diagnosis, 2(3), pp.141-158.
[4] Taglauer, E. S., et al., (2014). Review: cell-free fetal DNA in the maternal circulation as an indication of placental health and disease. Placenta, 35 Suppl(Suppl), S64–S68.
[5] Wataganara, T., et al., (2004). Cell-free fetal DNA levels in maternal plasma after elective first-trimester termination of pregnancy. Fertility and Sterility, 81(3), pp.638-644.
[6] Swanson, A., et al., (2013). Non-invasive Prenatal Testing: Technologies, Clinical Assays and Implementation Strategies for Women’s Healthcare Practitioners. Current genetic medicine reports, 1(2), pp.113–121.
[7] Norwitz, E. R., и Levy, B. (2013). Noninvasive prenatal testing: the future is now. Reviews in obstetrics & gynecology, 6(2), pp.48–62.
[8] Kim, S., et L., (2016). Comparison of two high-throughput semiconductor chip sequencing platforms in noninvasive prenatal testing for Down syndrome in early pregnancy. BMC medical genomics, 9(1), pp.22.
[9] Juneau, K., et al., (2014). Microarray-Based Cell-Free DNA Analysis Improved Noninvasive Prenatal Testing. Fetal Diagnosis and Therapy, 36, pp.282-286.
[10] Dahl, F., et al., (2018). Imaging single DNA molecules for high precision NIPT. Scientific Reports, 8, 4549.
[11] Cheng YKY., et al., (2018). Women’s preference for non-invasive prenatal DNA testing versus chromosomal microarray after screening for Down syndrome: a prospective study. BJOG, 125, pp.451–459.
Эта статья основана на презентациях «Эволюция клинически значимой технологии НИПТ» и «Обновленные фактические данные и модели реализации тестирования вкДНК» на Азиатском форуме НИПТ 2018 в Бангкоке, Таиланд.
