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无创产前检测与染色体核型结果为什么会不一致
导读：1997年，香港中大学卢煜明教授（Dannie’s Lo）在牛津大学发表了《孕妇血浆内含有相当比例的细胞游离胎儿DNA片段（cell-free fetal DNA，cffDNA）》的文章后，相关的研究如雨后春笋般的出现，且逐渐成为产前诊断（prenatal diagnosis）学术领域的显学。近几年来，随着二代测序（nextgenerationsequencing, NGS）仪器快速发展，无创产前检测（non-invasive prenatal testing, NIPT）正式被应用在临床上，成为胎儿染色体异常产前检测方式之一。
传统上，对于胎儿染色体异常的检测大抵分两个步骤：产前筛查（prenatal screening）和产前诊断。产前筛查即利用非侵入性（无创）方式，如孕妇血清生化标志（biochemistry markers）检测、胎儿超声波标志检查，于孕初期或孕中期对胎儿染色体异常进行风险评估（risk assessment）。对于胎儿染色体异常高风险孕妇则建议进入第二阶段的产前诊断，即以羊膜穿刺（amniocentesis）或绒毛采样（chorionic villus sampling,CVS）等侵入性检查方式，进行胎儿染色体核型（karyotype）正常与否的确认。一般可被接受的产前筛查敏感度（sensitivity）约为85%，特异度（specificity）为95%；亦即，有15%的胎儿染色体异常个案无法被检测得出；而利用此筛查方式，有近5%的个案应进一步接受可能导致流产（abortion）、感染（infection）风险的侵入性产前诊断。NIPT以非侵入性方式，采集孕妇血液，应用NGS直接分析血浆中来自胎儿的遗传物质DNA（而非间接的生化代谢标志），对于常见胎儿染色体异常疾病，包括染色体21号三体症（trisomy 21）、染色体18号三体症（trisomy 18）和染色体13号三体症（trisomy 13）检测的敏感度可达98%，特异度则超过99%；因此NIPT被认定可逐渐取代传统上从产前筛查到产前诊断的两阶段胎儿染色体异常检测模式，而且被称为是一种诊断级的筛检。NIPT的基本原理是针对孕妇外周血浆中，主要来自孕妇自身组织细胞，少部分来自胎盘滋养层细胞经过凋亡（apoptosis）后形成的不完整的游离DNA片段（平均50~200碱基），在NGS仪器内比对已经建立的以36碱基为基本的庞大核苷酸序列资料库，利用大规模并行测序（massivelyparallel sequencing, MPS）方式进行辨识，将其分门别类后，累计加总，计算出不同染色体位置来源的DNA片段出现数目或频率（不分辨DNA片段来自孕妇或胎盘），再以逻辑统计方式，分析出特定染色体来源的DNA片段是否超标。利用目前较普遍被使用的分析程式得出的Z值（Z score）超过3；或标准化染色体值（normalized chromosomevalues, NCVs）超过4即被认定为染色体非整倍体（aneuploidy）。NIPT中的细胞游离胎儿DNA片段主要是来自胎盘细胞。怀孕初期，胎盘一形成，绒毛膜母细胞（trophoblast）就不断代谢淍亡，DNA片段也源源不断地流入孕妇血液循环。细胞游离胎儿DNA片段的半衰期只有16 min，孕妇生产后2 h即再也找不到任何此次怀孕的游离胎儿DNA片段。怀孕10周，孕妇血浆中细胞游离DNA片段的胎儿比值（fetal fraction）平均为10.2%，接着以每周0.11%的比例缓慢增加，直至怀孕20周，胎儿比值再以较明显的比例上升。一个准确的NIPT检测，孕妇血浆中细胞游离DNA片段的胎儿比值最少要达到4%以上，亦即大多数孕妇在孕10周即可接受NIPT检查，相较于其他的产前筛查或产前诊断，NIPT更具有早期产前检测的优势。除了孕周数会影响孕妇血浆中细胞游离DNA片段的胎儿比值外，孕妇体重、人种、血清标志、吸烟、染色体核型也是影响胎儿比值的因素，也因而直接或间接地影响NIPT检测的敏感度及特异度。此外，由于NIPT检测中孕妇血浆胎儿细胞游离DNA片段的主要来源是胎盘；理论上，此一检测应该类似于产前诊断中的绒毛采样，因此也可能发生雷同于绒毛采样的染色体核型假阳性（falsepositive）报告，或假阴性（false negative）报告的结果。初步统计结果显示NIPT的假阳性率约为0.1%~0.2%。然而，NIPT结果和胎儿染色体核型结果的不一致，有多少比例可归因于运算程式在染色体整倍体（euploidy）和染色体非整倍体之间归属上的统计分析方案，有多少比例可归因于MPS测序敏感度导致其在基因解读上的差异，目前尚不可知。局限胎盘嵌合型（confined placentalmosaicism，CPM）经常被认为是导致NIPT假阳性的原因之一。初孕期胎盘中大约1%~2%呈现出CPM状况。在一些个案报告中，经由绒毛膜取样所发现的CPM被认为与NIPT结果的假阳性有关。Mennuti等提出两例与CPM有关而NIPT结果为染色体13号三体症的个案，其中一例，后来只在绒毛采样检查发现染色体13号三体症；另一个案绒毛采样结果呈现46, XX, +13, der （13,13）（q10;q10），而和NIPT结果相符。Hall等提出NIPT结果提示为染色体13号三体症的个案中，绒毛采样进行间期核荧光原位杂合（fluorescence in situ hybridiza·tion, FISH）和传统染色体培养分析均呈现染色体13号三体症嵌合型（47,XY, +13/46,XY）。此一个案胎儿出生时呈现生长迟滞现象，但并未有染色体13号三体症表征，新生儿血液染色体分析呈现正常核型，46, XY；胎盘染色体检查，四个检测部位中两个部位呈现异常，故为染色体13号三体症嵌合型。另一个有趣的个案是染色体单亲二倍体（uni·parentaldisomy, UPD），因染色体双体保全（disomic rescue）机制导致保留下来的同一对染色体皆源自于双亲之一。一个NIPT呈现染色体21号三体症的个案，在14孕周时以绒毛采样进行QF-PCR检查21号染色体上的7个短串联重覆序列（short tandem repeat，STR），检测发现是来自母亲的染色体21号UPD。妊娠终止后，胎盘检测发现四个部位检测中一个是染色体21号UPD，其他三个检体则是染色体21号三体症。许多报告指出CPM往往会合并胎儿生长迟缓，因此，一旦NIPT检测后怀疑或证实此一个案为CPM，则应于产前安排详细的序列性胎儿超声波，进行胎儿生物生理评估，而新生儿出生后则持续进行体重及生长曲线评估。CPM也往往同时出现染色体保全机制而导致UPD情境，因而，NIPT检测结果与胎儿染色体核型不一致时，UPD核型也是应该考虑的情境之一。此外，部份呈现在NIPT检测，而却未能反映在传统染色体核型，或两者之结果不一致时，基因芯片（microarray）检测将可进一步解开此一谜底。除了三个主要的染色体三体症外，其他的染色体也可以发现CPM的状况。在一项大规模的中国人群孕妇研究中，有一个案例NIPT提示为多发性的染色体非整倍体：47,XXY，染色体21号三体症和染色体17号三体症。绒毛采样进行传统的染色体分析结果呈现49, XXX, +7, +21/46,XY。另一个个案，NIPT结果提示为染色体22号三体症；分娩后，新生儿脐带血染色体核型分析结果呈现正常染色体22号双体，胎盘染色体核型分析三部位呈现染色体22号三体症。出生后胎儿呈现生长迟滞现象，但并无染色体异常之畸形表征。当发生NIPT和胎儿染色体核型结果不一致结果时，亦需要考虑是否为母体生理因素导致之影响。此一状况包括母体本身的染色体非整倍体，这通常发生在性染色体异常上；或者是发生内在基因组成改变的状况，例如实质肿瘤（solid tumor）。首例母体性染色体非整倍体（sex chromo·some aneuploidy,SCA）的个案报告是发生在一位25岁的正常孕妇，她的NIPT结果提示为X染色体三体症。进一步的羊水染色体核型分析则呈现正常的46,XX，出生后的新生儿也表现正常。进一步追踪孕妇血液染色体核型发现，孕妇本身为完全的47,XXX。这个例子说明性染色体的非整倍体在表现型上是相当多变的。另一位性染色体异常嵌合型的44岁女性案例，其NIPT检测结果显示X染色体比例不正常，但此比例和先前此一检测中心诊断的45,X症案例之X染色体比例不甚符合。进一步对孕妇进行染色体核型分析，发现孕妇本人是45,X/46,XX。新生儿出生后的染色体核型正常。Wang等发展出一项利用MPS方式快速染色体核型分析法，同时测试孕妇白细胞，用以评估NIPT结果和SCA不一致时，孕妇性染色体嵌合型的状况。针对181个NIPT检测为SCA阳性个案，进一步分析发现其中16例（8.6%）是由于孕妇为X染色体嵌合型异常所致。由此可推测，SCA尤其是嵌合型，在NIPT检测中可导致与胎儿结果不一致性，这在临床上可能被低估了。应用NIPT判读为SCA，应于测试前提供充分的讨论，测试后给予完整的遗传咨询。另一个可能产生干扰，导致NIPT结果不一致的DNA来源是母体的实质肿瘤。实际被提出的案例，个案在妊娠13和妊娠17周接受NIPT检查，结果提示染色体13号三体症和染色体18号单体症，胎儿羊水染色体核型分析显示为正常的46,XY，胎儿于妊娠足月正常分娩，进一步的胎盘检查发现六个部位皆为正常46,XY，排除掉CPM的可能性。个案于产后因骨盆疼痛接受检查，发现骨盆腔已出现转移性神经性内分泌恶性肿瘤，之后确诊为起源于阴道的小细胞癌（small cell carcinoma）。癌症细胞透过荧光原位杂合染色发现，大部分癌细胞（80%）其第13对染色体的荧光强度较第18对染色体来的高，此与NIPT的结果相符。目前并不清楚当孕妇发生癌症时有多少比例会以不正常的NIPT报告表现，但临床上若NIPT发现多对染色体非整倍体现象时，不应勿略其可能性。对于NIPT与染色体核型不一致导致假阴性结果的个案，目前临床报告案例不多，在少数提报的个案中指出，其可能与检体处理不当，孕妇血浆中细胞游离DNA片段的胎儿比值，或嵌合体有关。目前，NIPT的临床化及商业化机制发展甚速，已经逐渐成为产科医师进行产前检测的常规项目之一；然而，提供NIPT的检测单位并未能全然掌握临床医师端所发生之NIPT与染色体核型不一致导致假阳性，及假阴性结果的所有个案，因此NIPT假阳性及假阴性比例应比实际发生率更高。此外，NIPT检测单位亦未能提供检测量化分析数据予临床端，用以回归分析假阳性及假阴性个案发生的背景状况。未来NIPT的应用对象可能从目前的高风险群，推广至所有的低风险群，可以预期在此一情境下NIPT检测衍生出的假阳性状况势必更为显著。联合检测方及临床方共同建构“无创产前检测个案登录及追踪系统”是可行的解决方案之一。借由此登录及追踪系统，针对NIPT阳性个案比对无创产前检测结果与染色体核型结果是否一致。NIPT阴性个案则透过临床医师提供之资料及出生通报记录之查询，比对NIPT结果与临床结果的一致性。登录追踪系统亦可透过调查、分析用以揭露出NIPT之假阳率及假阴率。对于确定之NIPT假阳性个案，可进一步进行CPM，UPD及基因芯片检测；同时透过检测单位分析数据、孕妇血浆中细胞游离DNA片段的胎儿比值、孕产新生儿资料之收集，进一步探讨NIPT假阳性之真正致因，用以改善NIPT检测之敏感度及特异度。
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第三方登录：后悔做了无创dna_当时唐筛高危，查了好多资料说做无创，咨询_宝宝树
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后悔做了无创dna
当时高危，查了好多资料说做无创，咨询了三院医生也没说不好，就去开心的做了，结果低危。最后做彩超是双侧脉络膜囊肿，医生看到后还找专家帮我商量，结果说，这个结果加上之前的唐筛高危，必须做羊穿了，但是你又过了时间，所以只能穿刺。我问无创dna不是低危么？医生回答我，无创不是很准，有假阳性，三院已经有两例无创低危但是生出的孩子有问题了，所以三院现在不能用无创做参考。我一下就懵了！为了减小对宝宝的伤害，反而做了后悔的决定，怎么办？所以建议广大孕妈，听专业医生的话，不要自己查资料，好多都是实验阶段，甚至是有软文推广的可能！现在正在纠结脐带血穿刺是否做，有孕妈和我情况相似么？想知道结果！
宝妈三维做了都正常的吗？
我们家宝宝大排畸的时候发现单脐动脉，脉络丛囊肿，肾盂增宽，当时吓坏了，赶紧跟医生沟通，回答跟你说的差不多，无创不准，羊穿时间过了，只能脐带血穿刺。我们最后狠心就什么都没做，因为是双宝另一个宝宝好好的呢，然后宝宝还很争气，没多久脉络丛就吸收没了，肾盂增宽也有变小的趋势，我们现在就等着宝宝们的到来了
双胎好幸福噢！祝福你，祝福我们宝宝健康！
回复 &trouble妈&
08:50:54发表的
我们家宝宝大排畸的时候发现单脐动脉，脉络丛囊肿，肾盂增宽，当时吓坏了，赶紧跟医生沟通，回答跟你说的差不多，无创不准，羊穿时间过了，只能脐带血穿刺。我们最后狠心就什么都没做，因为是双宝另一个宝宝好好的呢，然后宝宝还很争气，没多久脉络丛就吸收没了，肾盂增宽也有变小的趋势，我们现在就等着宝宝们的到来了
三维就是查出脉络膜囊肿嘛
回复 &小胖镫&
08:47:39发表的
宝妈三维做了都正常的吗？
此用户暂时被停用
我当时也是21三体高危，没做无创，羊穿也没做
此用户暂时被停用
&哎，好多无良的。最好去大医院。小医院的医生也是以推销为主
无创结果 医生的确是不能作参考的。存在概率的问题。
更正下，假阴性。当初就是没做全功课，现在才后悔的。
但是你彩超正常吧？
回复 &孕期用户14-02-11 15:39:29发表的
我当时也是21三体高危，没做无创，羊穿也没做
当初做唐筛时，医生突然把孕周向后推了十几天，后来彩超又更正回来了。这个孕周和唐筛结果关系大不大？
正常，但是21三体是染色体，跟彩超关系不大，那个时候他已经动的很多了，我舍不得，羊穿也有风险，可能导致器官发育不全，流产之类的，所以很纠结，纠结着纠结着时间就过了
当妈妈不容易。
此用户暂时被停用
此用户暂时被停用
怎么没有假阴性呢。。。北医三院医生让我做脐带血穿刺，就是参考了唐筛高危的结果
因为无创检测的时候，会收到母体因素的影响，还是会有不准确概率的
此用户暂时被停用
哎，楼主之前应该做羊穿，我就是唐筛没过做的羊
穿，因为dna只对三体有判断，而且只查的了染色体数量，结构是查不出的
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宝宝树孕育尽管无创产前诊断能够让医生和患者在孕期评估胎儿非整倍体的风险，但在最近召开的美国医学遗传学和基因组学学院（ACMG）年会上，专家们提醒，有时筛查会得到假阳性或假阴性的结果。
目前，美国有四家公司提供无创产前筛查，它们分别是Ariosa Diagnostics、Natera、Sequenom和Verinata Health（已被Illumina收购）。该检测通常是筛查孕妇血液中的胎儿DNA，以了解13、18和21号染色体的非整倍体风险，并开始筛查性染色体的非整倍体。该检测通常提供给风险较高的孕妇，如年龄较大、有家族史，或超声波检测异常。
据北卡罗来纳大学的遗传咨询师Christopher Osborne介绍，由于无创产前检测使用的是孕妇血液中的无细胞DNA，那么筛查也能检测其他来源的循环DNA。
他介绍了一位37岁妇女的例子。因年龄较大，这位孕妇接受了Verinata的检测。结果表明13和18号染色体存在非整倍体。然而，随后的羊膜穿刺和SNP芯片评估表明胎儿正常。考虑到可能是实验室误差，Osborne再次进行了筛查，结果还是同样。
之后，这名孕妇产下了一名正常的男婴。在分娩后不久，她抱怨骨盆疼痛加剧，随后被诊断出患有阴道来源的转移性小细胞癌。Osborne这才意识到，异常的筛查结果是由循环的无细胞肿瘤DNA引起的。他们主张遇到异常结果时也考虑孕妇的恶性肿瘤。
而有些时候，阳性结果可能提示限制性胎盘嵌合体，即胎盘出现正常与异常的染色体嵌合体，而胎儿核型正常。印第安纳大学医学院的Holli Drendel介绍了一个36岁妇女的例子。经Sequenom的无创产前检测，提示有13三体的风险。此外，绒毛膜取样显示了嵌合的核型，而羊水的G带分析显示正常。婴儿在出生后1天和83天接受检查，未发现13三体的迹象。
Drendel表示，产后获得的脐带血也显示正常。而胎盘的四象限核型分析显示出13三体的嵌合，说明存在限制性胎盘嵌合体。
与此相反，纽约Lescale母婴医院的遗传咨询师Rachel Allen介绍了两个无创产前筛查带来阴性结果的例子。在第一个例子中，通过人工授精怀孕的35岁妇女接受了无创产前筛查，结果表明未检测到非整倍体。然而，超声波检测提示染色体缺陷的风险。妊娠初期的筛查预计唐氏综合征的风险为1/6，而13三体或18三体的风险为1/36。最后，羊膜穿刺确认了21三体。
第二个例子也有点类似，是一位37岁的妇女。妊娠初期开展的无创产前筛查表明一切都在正常范围内，而超声波表明唐氏综合征风险增高。而终止妊娠后的病理检测确认了21三体。
在与检测供应商联系之后，Allen认为，对于第一个病例，检测可能未获得足够量的胎儿DNA片段，因此返回的结果主要是基于母体DNA。关于第二个病例，Allen表示她还未收到回复。
正如Holli Drendel所强调的，无创产前检测只是一个筛查工具，而非诊断工具。在实际应用中，还需要结合其他检测，来共同确认结果。
（责任编辑：sgx）
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