无创DNA产前检测技术 胡博帆16300680065 一、技术原理 无创DNA产前检测,又称为无创产前DNA检测、无创胎儿染色体非整倍体检 测等。无创DNA产前检测技术仅需采取孕妇静脉血,利用新一代DNA测序技术对 母体外周血浆中的游离DNA片段(包含胎儿游离DNA)进行测序,并将测序结果 进行生物信息分析,可以从中得到胎儿的遗传信息,从而检测胎儿是否患三大染 色体疾病。 香港中文大学教授卢煜明在1997年和1998年的工作中发现,母体血液中存 在着胎儿的游离DNA。胎儿染色体异常会带来母体中DNA含量微量变化,通过深 度测序及生物信息可分析检测到该变化,为项目提供理论依据。基于这些早期发 现,卢煜明展开了一系列前沿工作来硏究这些胎儿游离DNA的特性,证明了使用 胎儿游离DNA来诊断遗传性疾病的可行性和实际性,最终开创了利用第二代基因 测序来检测唐氏综合症的新途径,并在90多个国家得到了应用。仅在中国 年就有超过一百万孕妇接受这项测试。这种革命性的方法为全球无数的孕妇提供 了无创产前诊断。 技术应用 到2012年以来,该方法能准确检测唐氏综合征(T21)、爱德华综合征(T18)、 帕套综合征(T13)三大染色体疾病,且检出率均在90%以上。无创DNA产前检测 的无创伤性可以避免因为侵入性诊断带来流产、感染风险。而DNA测序技术的成 熟性能保证技术的准确率,孕妇在12周以上即可检测,12个工作日出检测结果。 2012年11月20日,美国妇产科学会(ACOG)与美国母胎医学会(SMFM)共 同发表委员会指导意见:按照以下适应症,可推荐无创DNA产前检测作为非整倍 体髙危人群的初筛检测:(1)母亲年龄超过35岁;(2)超声结果显示非整倍体 髙危;(3)生育过三体患儿;(4)早孕期,中孕期或三联筛查、四联筛查呈现非 整倍体阳性结果(5)父母为平衡罗伯逊易位,并且胎儿为13-体或21-三体高 危。该声明说明在美国妇产科界已经形成行业共识,明确支持无创DNA产前检测 可用于高龄、高危人群的初筛。这个鲜明的信号也预示着国际上将在无创DNA产 前检测领域向前迈进一大步 具体的操作步骤为 (1)离心孕妇外周血后获得血清,从血清中提取DNA,在从总DNA中收集 符合长度在100-200bp的片段,因为这个长度的游离DNA片段中,胎儿的DNA片 段所占比例最高,有利于后续检测。 (2)然后使用T4DNA聚合酶(T4 DNA polymerase)、克列诺片段( Klenow Fragment)、T4核苷酸激酶(T4PNK)是片 段与带有测序索引序列的接头( Adaptor)相 确定接受无创DNA产前检测 连,并进行PCR扩增。 (3)用磁珠发纯化扩增产物,对得到的签署《知情同意书》、缴费、领取采血包 DNA片段进行随机的大规模平行测序。然后 通过与参考序列比较,将这些片段归类到每 条染色体。最后通过数学模型和数据分 抽取静脉血(无须空腹 析,计算每条染色体片段数量占总染色体片 段数量的百分比,即可检测出胎儿的染色体 采血后2周,出检测报告
无创 DNA 产前检测技术 胡博帆 16300680065 一、技术原理 无创 DNA 产前检测，又称为无创产前 DNA 检测、无创胎儿染色体非整倍体检 测等。无创 DNA 产前检测技术仅需采取孕妇静脉血，利用新一代 DNA 测序技术对 母体外周血浆中的游离 DNA 片段（包含胎儿游离 DNA）进行测序，并将测序结果 进行生物信息分析，可以从中得到胎儿的遗传信息，从而检测胎儿是否患三大染 色体疾病。 香港中文大学教授卢煜明在 1997 年和 1998 年的工作中发现，母体血液中存 在着胎儿的游离 DNA。胎儿染色体异常会带来母体中 DNA 含量微量变化，通过深 度测序及生物信息可分析检测到该变化，为项目提供理论依据。基于这些早期发 现，卢煜明展开了一系列前沿工作来研究这些胎儿游离 DNA 的特性，证明了使用 胎儿游离 DNA 来诊断遗传性疾病的可行性和实际性，最终开创了利用第二代基因 测序来检测唐氏综合症的新途径，并在 90 多个国家得到了应用。仅在中国，每 年就有超过一百万孕妇接受这项测试。这种革命性的方法为全球无数的孕妇提供 了无创产前诊断。 二、技术应用 到 2012 年以来，该方法能准确检测唐氏综合征（T21）、爱德华综合征（T18）、 帕套综合征(T13)三大染色体疾病,且检出率均在 90%以上。。无创 DNA 产前检测 的无创伤性可以避免因为侵入性诊断带来流产、感染风险。而 DNA 测序技术的成 熟性能保证技术的准确率，孕妇在 12 周以上即可检测，12 个工作日出检测结果。 2012 年 11 月 20 日，美国妇产科学会（ACOG）与美国母胎医学会（SMFM）共 同发表委员会指导意见：按照以下适应症，可推荐无创 DNA 产前检测作为非整倍 体高危人群的初筛检测：（1）母亲年龄超过 35 岁；（2）超声结果显示非整倍体 高危；（3）生育过三体患儿；（4）早孕期，中孕期或三联筛查、四联筛查呈现非 整倍体阳性结果（5）父母为平衡罗伯逊易位，并且胎儿为 13-三体或 21-三体高 危。该声明说明在美国妇产科界已经形成行业共识，明确支持无创 DNA 产前检测 可用于高龄、高危人群的初筛。这个鲜明的信号也预示着国际上将在无创 DNA 产 前检测领域向前迈进一大步。 具体的操作步骤为： （1）离心孕妇外周血后获得血清，从血清中提取 DNA，在从总 DNA 中收集 符合长度在 100-200bp 的片段，因为这个长度的游离 DNA 片段中，胎儿的 DNA 片 段所占比例最高，有利于后续检测。 （2）然后使用 T4DNA 聚合酶（T4 DNA polymerase）、克列诺片段（Klenow Fragment）、T4 核苷酸激酶（T4 PNK）是片 段与带有测序索引序列的接头（Adaptor）相 连，并进行 PCR 扩增。 （3）用磁珠发纯化扩增产物，对得到的 DNA 片段进行随机的大规模平行测序。然后 通过与参考序列比较，将这些片段归类到每 一条染色体。最后通过数学模型和数据分 析，计算每条染色体片段数量占总染色体片 段数量的百分比，即可检测出胎儿的染色体
异常 三、技术优缺点 1.优点: (1)无创性。此项检测只需 血清学 始儿颈项透明 无创DNA 抽取10m1的母体静脉血即 层超声(NT 产前检测 可,没有感染和流产的风关键数据5%性率5%性率0 险,极大地缓解了孕妇及家 检出率 检出率 检出率 检出率 检出率 属的心理负担。 60%-80% 60%-80% (2)自动化操作。易于质量 12-4 控制。该检测完全在DNA分 检查类别 21-三体 所有染色体非3大染色体非整 21-三体 子水平进行操作,测序过程 整数倍 和数据判读完全自动化,降 隹确军 50% 99% 92%99% 低人为干预,数据均一性 安全性 无创 高,适合大样本量集中检出果间蛛2月2 (3)灵敏度/特异性高。无创DNA产前基因检测技术针对唐氏综合征(T21)、爱 德华氏综合征(T8)、帕陶氏综合征(T13)进行检测。三大染色体的非整倍体 疾病的检测灵敏度/特异性均可达到99%以上。 (4)孕早期检测且检测周期短。该检测在孕早期,即怀孕12周以上即可检测, 在采血后的12个工作日内即可出具检测结报告 2.缺点 (1)对染色体三体疾病中的双胎,多胎情况,检测技术的灵敏度与特异性可能会 下降 (2)筛查的目标疾病少,仅对21-三体,18-三体,13-三体整倍体异常,不能检 测出胎儿染色体异位、倒位、微缺失等染色体结构异常疾病,且对三体疾病中存 在部分嵌合体,检查存在难度; (3)母亲本人为染色体病患者、近期接受输血及干细胞移植等孕妇不适合这 技术 (4)其检测费用较高
异常。 三、技术优缺点 1.优点： （1）无创性。此项检测只需 抽取 10ml 的母体静脉血即 可，没有感染和流产的风 险，极大地缓解了孕妇及家 属的心理负担。 （2）自动化操作。易于质量 控制。该检测完全在 DNA 分 子水平进行操作，测序过程 和数据判读完全自动化，降 低人为干预，数据均一性 高，适合大样本量集中检 测。 （3）灵敏度/特异性高。无创 DNA 产前基因检测技术针对唐氏综合征(T21)、爱 德 华氏综合征(T18)、帕 陶 氏综合征(T13)进行检测。三大染色体的非整倍体 疾病的检测灵敏度/特异性均可达到 99%以上。 （4）孕早期检测且检测周期短。该检测在孕早期，即怀孕 12 周以上即可检测， 在采血后的 12 个工作日内即可出具检测结报告。 2.缺点： （1）对染色体三体疾病中的双胎,多胎情况,检测技术的灵敏度与特异性可能会 下降； （2）筛查的目标疾病少，仅对 21-三体，18-三体，13-三体整倍体异常，不能检 测出胎儿染色体异位、倒位、微缺失等染色体结构异常疾病，且对三体疾病中存 在部分嵌合体，检查存在难度； （3）母亲本人为染色体病患者、近期接受输血及干细胞移植等孕妇不适合这一 技术。 （4）其检测费用较高