產前檢查通常是一件令人高興的事，但許多女性仍然會感到焦慮，因為每次懷孕都存在染色體異常的風險。幸運的是，非侵入性產前檢測技術（NIPT）的進步使得檢測過程比以往任何時候都更加便捷可靠。
用於NIPT的cfDNA分析的興起自1990年代推出以來
，妊娠第一期聯合篩檢測試(FTS)已成為產前測試的常用方法。這種方法依賴於血清生物化學和胎兒頸部半透明性的組合，通常在妊娠11至13週之間。它可靠地篩檢[1] 常見的染色體異常，例如唐氏症候群（21-三體症候群）和艾德華氏症候群（18-三體症候群）。據泰國Siriraj醫院婦產科Tachjaree Panchalee醫師於2018年NIPT Forum Asia上表示，FTS是一項偉大的資產，但它伴隨著高假陽性和低陽性預測值。 FTS已被證明達到84-90%的偵測率，其中假陽性率為5% [2]，這比沒有更好，但肯定是次優。然而，自2011年以來，出現了挑戰FTS的新方法。這些方法基於無細胞DNA (cfDNA)分析對胎兒進行非侵入性染色體異常篩檢。香港中文大學婦產科學系Liona Poon教授 在同一場合表示：「FTS已被無細胞DNA檢測取代。」胎盤DNA片段平均佔母體血液中總cfDNA的13% [3]。早在妊娠第32天的母體血液中即可發現150至200個鹼基對的胎兒DNA片段[4] ，並隨時間增加[5]。這些碎片最早在分娩後兩小時即從母體血液中消失[3]。分析母體及胎兒cfDNA允許實驗室醫學專家非侵入性地且準確地評估胎兒的染色體異常。精通cfDNA分析的實驗室將處於新應用的最前沿，並能夠在曲線出現之前為合作夥伴的產科醫師增加價值。隨著對不斷成長的經驗證的參考文庫的訪問，cfDNA測試的應用將來可能會擴展到其他染色體異常。Panchalee醫師補充說：「健康照護提供者有責任及時更新可用的篩檢工具，因為每位女性都有權做出自己的選擇。」
cfDNA方法
與任何新發現一樣，NIPT的許多方法都在爭奪金標準狀態。這些範圍從全基因體和特異性染色體定序到基於微測定的平台。所使用之最早技術之一為大規模平行（「霰彈槍」）定序。該方法不靶向所關注區域，而是評估母體血漿中存在之所有cfDNA片段的全基因體。在全基因體定序[6]中，數千萬個序列讀數被比對並對映到人類參考文庫，以將獲得的資料與起源染色體相匹配。然後對對映的資料進行計數以確定胎兒是否攜帶染色體異常。
「透過大規模平行定序，每個樣品需要約2500萬個原始定序清單[7]以產生足夠的資料用於準確分析所關注區域，」Panchalee醫師 表示。 「鑑於具有臨床意義的染色體僅佔基因體的14% [7]，這種方法代表了巨大的冗餘。」較新的技術正在出現，包括半導體定序技術，諸如離子流平台。雖然存在許多平台，但在比較兩種此類技術時，研究人員發現[8]定序的數量以及應用通用且穩健的統計分析對於確保準確的結果位元定序化學或平台更重要。最近，微陣列分析已被調整用於cfDNA測試。藉此，可對選定區域進行特定染色體異常（包括21、18、13三體以及性染色體非整倍性）的數位分析。
在利用次世代定序(NGS)的頭對頭分析中，已發現微陣列分析比NGS產生更快且更精確的[9] cfDNA分析。在每個子陣列中以單重方式分析每個樣品，從而建立簡單且具有成本效益的方法來分析樣本。該方法已在各種產科人群的前瞻性臨床試驗中得到廣泛驗證。Panchalee博士確認：「該系統的內部驗證證明了高準確度和特異性，沒有偽陽性或偽陰性。」出現的最新技術是一個六步過程，對單個DNA分子進行成像[10]，降低cfDNA測定的複雜性。它結合了新型分子探針技術，利用奈米過濾器以新的讀取格式標記標靶染色體。這允許在沒有DNA擴增微陣列或定序的情況下富集用於成像及計數的單一分子。迄今為止，與NGS或微陣列不同，該技術尚未在前瞻性臨床研究中得到廣泛驗證。
cfDNA的潛在影響是什麼？
cfDNA檢測僅在高或中等風險妊娠中進行，其已經改變女性的選擇，並減少與流產風險和焦慮相關的手術程序。香港一項針對孕婦的研究[11]發現，自從引入cfDNA檢測以來，侵入性檢測率顯著下降。能夠為產科醫生提供另一種非侵入性檢測方法的實驗室，將使孕婦能夠更果斷地做出明智的決定，並最終避免不必要的侵入性手術。
參考文獻：
[1] Malone, D.F., et al., (2005).唐氏症候群的妊娠第一期或妊娠第二期篩查，或兩者皆有。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.
本文依2018年泰國曼谷NIPT Forum Asia發表之演講：「臨床相關NIPT技術之發展」和「cfDNA檢測的更新證據和實施模型」作成。
