为何NIPT不是一项诊断性质的检测,而只是筛查技术

2021-03-17 14:54:55 浏览数 (2)

NIPT对于T13,T18,T21确实是一项高灵敏度的检测技术

NIPT(Noninvasive prenatal Testing)主要是针对怀孕12孕周以上的孕妇,抽取其外周血,检测胎儿是否有染色体(主要是针对13、18、21、X、Y等染色体)非整倍体发生的检测技术,一般采用基于低深度全基因组测序的下一代测序技术(Next Generation Sequencing,简称NGS)来实现,国外也有基于SNParray、靶向测序等技术实现的,国内服务厂商基本全部采用NGS。

利用母体血浆中的游离DNA进行无创性产前检测(NIPT)对于筛查21、18和13号染色体三体来说具有极高的的敏感性和特异性。在一项大规模数据分析中,这些三体检测的灵敏度分别为99.7%,97.9%和99.0%,而假阳性率仅为0.04%。0.12%的累积假阳性率意味着,在830例接受测试的孕妇中,只有1例会因上述任何一种情况而得到假阳性诊断。与此相反,45X单体的筛选性能反而更低,灵敏度为95.8%,假阳性率为0.14%。

这些性能统计数据证实了NIPT是一个高度准确的筛查技术。这项检测技术不能被考虑用于诊断。

导致NIPT结果不准确的生物学因素

胎儿游离DNA来源于胎盘

来自于胎盘滋养层的细胞经历凋亡后的胎儿游离DNA被释放到母体血液中。因此,NIPT主要分析的cfDNA来自于绒毛膜绒毛的外细胞层;实质上是胎盘的“液体活检”。

众所周知,胎盘细胞的染色体组成可能与胎儿不同。这被称为局限性胎盘嵌合(CPM),当CPM发生时,胎盘可能隐含染色体异常但胎儿染色体正常。

CPM是NIPT结果假阳性的最常见原因,在13三体和X单体中发生的频率更高,比18三体或21三体都高。当存在胎盘嵌合证据时,确诊胎儿染色体异常的机会大大减小。这项知识可以用来帮助患者选择最合适的后续检测。例如,进行羊膜穿刺术(CVS)。

胎盘嵌合体是引起NIPT假阴性结果的原因之一

极少的情况下,胎盘嵌合可导致假阴性NIPT结果。这种情况下,胎盘滋养层细胞绝大部分是正常的,而胎儿有染色体异常。我们调查了几个假阴性的18三体结果和1例21三体假阴性,他们都是胎盘中正常细胞比例高引起的。这种类型的胎盘嵌合可导致假阴性结果,即使在这些胎儿中的胎儿DNA含量处于人群平均水平,甚至较高的胎儿DNA含量。

CPM和完全不一致的NIPT结果

极少数情况下,CPM会导致完全不一致的NIPT结果。我们曾看到一个显著的高风险45X单体结果,然而胎儿的核型为47XYY。这个不寻常的发现可解释为:一个46XY的受精卵在受孕后的第一次细胞分裂中Y染色体分裂错误。这导致产生了45X和47XYY两个细胞系。45X细胞占胎盘滋养层的大多数,而内部细胞团和胎儿前体细胞由47个XYY细胞组成。此错误在同一个NIPT样本中导致45X单体的假阳性结果和47XYY的假阴性结果。这个案例清晰表明了早期胚胎嵌合的复杂性。

同卵双胞胎之一死亡

同卵双胞胎妊娠中,如果孕早期有一个死去的孪生兄弟(消失的孪生兄弟),当死亡的双胞胎是三体时,会导致NIPT假阳性结果。这是因为来自死亡的双胞胎的胎盘细胞继续向母体释放游离DNA到母血中。当其中双胎中的一个胎儿死亡后,这种情况可能会持续数周,而且与孕周高度相关。双胎之一越晚死亡,cfDNA持续的时间越长。

母体染色体嵌合

平均而言,收集的10-12孕周的NIPT样本的cfDNA由90%的母体cfDNA和10%胎盘cfDNA组成。母亲携带的低水平的染色体嵌合体有时会使结果混淆。当母亲是低水平的45X单体嵌合体时,情况尤其如此。

因此,更复杂分析算法可以最大限度地减少假阳性误报,从而避免不必要的产前诊断程序。这种改进是通过使用额外的统计cfDNA分子的长度数据来实现的。来自于母亲的cfDNA片段平均比来自于胎盘的cfDNA片段要长。这个差异可用于帮助区分母体cfDNA和胎儿cfDNA,从而减少误报与母体嵌合相关的假阳性。

除了母体性染色体嵌合外,我们也看到过由母亲三体嵌合、拷贝数变异(CNV)嵌合、与供体性别不符的器官移植导致的完全不一致的NIPT结果。母体嵌合经常是,但并不总是这些不一致的发现引起怀疑的原因。

最后,母亲的恶性肿瘤可能是一个不寻常的不能正确反映胎儿核型的NIPT结果的罕见原因。

关于NIPTplus/NIPTpro

2015年后,国内部分公司陆陆续续开展了NIPTplus/NIPTpro的临床试验或检测服务,除了检测三大染色体异常(T13,T18,T21)以外,基本上覆盖到了几乎所有染色体的异常和部分大片段的拷贝数(Copy Number Variation,简称CNV)异常,但低于胎儿某些CNV的PPV(阳性预测值)并没有那么高,很多医院对开展NIPTplus/NIPTpro还是持谨慎态度的,监管层面在现阶段似乎也不是很赞成大范围推广。

不管是NIPT还是NIPTplus/NIPTpro,如果检测出来染色体或CNV的异常该怎么办呢?是不是一定非得去做引产手术呢?生命还是不可如此草率吧。首先需要明确的是,NIPT和NIPTplus/NIPTpro,对于所有检测范围内的疾病的准确率并非都一样高,比如NIPT对性染色体异常的检测和T13的检测的PPV就偏低,存在一定的假阳性,因为服务厂家技术和实验操作人员熟练程度的差异,各医院之间的准确性的差异更大,比如采用某厂家提供的方案,某些医院对性染色体异常的检测的PPV甚至不足30%。NIPTplus/NIPTpro对某些CNV类的检测的PPV也比较低。

关于产前诊断

产前诊断又称宫内诊断,指在胎儿出生前对胎儿宫内感染和出生缺陷进行诊断,包括免疫学诊断、影像学诊断、细胞遗传学诊断和基因诊断等。产前诊断是预防有严重遗传性疾病或先天性缺陷胎儿出生的一项有效而可靠的措施,使优生和提高人口质量的重要保障之一。

它与产前筛查不同,技术要求更高,要诊断的疾病也复杂。因此,不可能像筛查那样要求人人都做,只适合一些高风险率的孕妇,是有针对性地进行某项诊断性手术与实验。比如针对NIPT或NIPTplus/NIPTpro提示阳性或高风险的孕妇可推荐做染色体核型、FISH、CMA或CNVseq等技术进行产前基因诊断(绒毛、羊水、脐血穿刺)。一般假定绒毛、羊水、脐血绝大部分是来自胎儿的组织,对其中提取的DNA做基因检测,主要反映的是胎儿的遗传信息情况,我们也可通过做STR检测来排除母源污染。如果产前诊断结果与产前筛查(NIPT和NIPTplus/NIPTpro等)一致,那孕妈就得拿着检测结果进一步进行遗传咨询了。有时候产前诊断也许也能做到一些产前筛查所没有发现的一些异常,这方面孕妈需要从发现的异常是否致病、是否与其他检测指针相符等方面进一步做遗传咨询。

某些胎儿染色体异常但表型轻微,对生命的生活质量影响可能不大

如果产前筛查和产前诊断结果一致,都提示异常,是否一定就得选择终止妊娠呢?其实某些染色体或CNV异常的疾病并不一定有非常严重的表型(如XYY),某些CNV的异常的外显率也不是很高,甚至不一定有异常表型。经过严格的产检,遗传咨询,与准妈妈、准爸爸充分沟通,是可以生下来的。还有一些异常是有康复或治疗方案的,对于家庭经济能力可承受的,也可选择生下来。生命不可如此草率。

总结

虽然NIPT通常被描述为>99%的准确率,但胎盘嵌合和母体嵌合可能导致假阳性筛查结果。NIPTplus/NIPTpro对于某些CNV的PPV并不高,一些技术层面的考虑也可能会导致结果误报。

因此,NIPT结果不应被孤立地考虑。NIPT高风险结果应推荐进行产前诊断。

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