无创产前检查技术的演进

产检通常是令人欣喜的时刻，但许多孕妇仍会感到焦虑，因为每次妊娠都存在染色体异常的风险。所幸无创产前检测技术（NIPT）的进步，使得检测过程比以往更加便捷可靠。

基于cfDNA分析的NIPT技术兴起

自20世纪90年代问世以来，孕早期联合筛检（FTS）一直是产前检测的常规手段。该方法结合血清生化检测与 胎儿颈项透明层扫描，通常在妊娠11至13周进行。它能可靠筛查[1] 唐氏综合征（21三体）和爱德华氏综合征（18三体）等常见染色体异常。泰国Siriraj医院妇产科医生Tachjaree Panchalee博士在2018年亚洲NIPT论坛指出， FTS虽具重要价值，但存在假阳性率高、阳性预测值低的缺陷。 研究显示FTS检出率为84-90%，假阳性率达5%[2]，虽优于无筛查，但远非理想方案。2011年以来，新技术开始挑战FTS地位。这些方法通过分析游离DNA（cfDNA）无创筛查胎儿染色体异常。香港中文大学妇产科学系Liona Poon教授 在同一论坛表示：”FTS已被游离DNA检测技术取代”。胎盘DNA片段平均占母血cfDNA总量的13%[3]。妊娠第32天起即可在母血中检测到150-200碱基对的胎儿DNA片段[4]，  其浓度随孕周增加[5]。这些片段在分娩后两小时内就会从母血中消失[3]。通过分析母胎cfDNA，检验医学专家能无创且精准评估胎儿染色体异常。精通cfDNA分析的实验室将引领新应用方向，为合作产科医生提供前瞻性支持。随着验证参考数据库的扩充，未来cfDNA检测有望扩展至其他染色体异常领域。Panchalee博士强调 ：”医疗提供者有责任掌握最新筛查技术，每位孕妇都享有自主选择权。”

cfDNA检测方法

如同所有新技术，多种NIPT方法正角逐金标准地位。技术路线涵盖全基因组测序、特定染色体测序及微阵列平台等。最早应用的是大规模平行（”鸟枪法”）测序技术。该方法不针对特定基因组区域，而是分析母体血浆中所有cfDNA片段的完整基因组。全基因组测序[6]需将数千万条测序读数与人参考基因组比对，以确定DNA片段的染色体来源。通过统计比对数据判断胎儿是否存在染色体异常。

Panchalee博士表示：” 每个样本需约2500万条原始测序读数[7]，才能获得目标区域分析的足够数据量 。 考虑到临床相关染色体仅占基因组的14%[7]，这种方法存在巨大冗余。”新兴技术不断涌现，包括离子激流平台等半导体测序技术。虽然存在多种测序平台，但在两项技术的对比研究中，学者发现[8] 测序数据量及稳健统计算法的应用对确保结果准确性而言，比特定测序化学方法或平台类型更为关键。近期，微阵列分析技术已被应用于cfDNA检测。该技术可对选定区域进行数字化分析，检测特定染色体异常（如21、18、13三体及性染色体非整倍体）。

在与新一代测序技术(NGS)的对比研究中，微阵列分析展现出更快、更精准的[9] cfDNA检测能力。每个样本在子阵列中单独检测，形成简单经济的分析流程。该方法已在多项产科人群的前瞻性临床试验中得到充分验证。Panchalee博士证实：”系统内部验证显示其具有极高准确性与特异性，未出现假阳性或假阴性结果。”最新技术采用六步法对单链DNA分子成像[10]， 显著降低cfDNA检测复杂度。该技术通过纳米滤膜创新读取系统，结合新型分子探针标记靶染色体。无需DNA扩增微阵列或测序即可实现单分子富集成像与计数。与NGS或微阵列技术不同，该技术尚未在前瞻性临床研究中获得广泛验证。

cfDNA技术将带来哪些潜在影响？

作为仅针对中高风险孕妇的筛查手段，cfDNA检测正在改变女性选择，降低小产风险相关操作及焦虑情绪。香港孕妇研究[11]显示，cfDNA检测推广后侵入性检测率显著下降。能为产科医师提供非侵入性检测方案的实验室，将助力孕妇更果断决策并最终避免不必要的创伤性操作。

参考文献：

[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., & 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., eet 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.

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本文基于2018年亚洲无创产前检测论坛（泰国曼谷）上的演讲“临床相关无创产前检测技术的演进”和“游离DNA检测的最新证据与实施模型”。