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作者：沈淑華/有勁生物科技

　　母體血漿胎兒游離DNA (cell-free fetal DNA; cffDNA）被發現之後，「非侵入性產前診斷(Non-Invasive Prenatal Diagnosis; NIPD)」就成了胎兒唐氏症篩檢的一個新選項。NIPD已經廣泛用在胎兒染色體非整倍體(Aneuploidy)的臨床篩檢，同時也應用在其他胎兒性染色體相關疾病與某些單基因疾病( monogenic diseases)的臨床診斷上。

　　在染色體隱性遺傳疾病和X染色體隱性遺傳疾病的非侵入性產前診斷方面，目前主要的分析方式有相對突變劑量(RMD; relative mutation dosage)和相對單倍劑量(RHDO; relative haplotype dosage)兩種。RMD需要針對家族突變位置設計專屬的探針(Probes)，去偵測突變型與野生型對偶基因在母體血漿中的含量比例，然後再利用具高靈敏度(sensitivity)與高特異性(specificity)的統計方式去確定胎兒基因型。而RHDO則是用來評估母體血漿中親代單倍型(或稱「親代單倍數基因型」; parental haplotype)的相對比例。單倍型是單條染色體上由幾個SNP(單核苷酸多型性；single nucleotide polymorphism)在某些特定位置上所形成，這些特定位置上的SNP會從親代遺傳到下一代；因此透過單倍型的偵測，可以推測出胎兒遺傳狀況，達到診斷單基因疾病的目的，如圖一所示。

　　下圖為NIPD原理應用在單基因疾病診斷的範例示意圖¹。圖A為父母雙親的基因組DNA (Genomic DNA)分析；圖A上，父方有突變的基因以三角形標示，母方有突變的基因以方形標示。圖B是針對從母血萃取到的血漿DNA所進行的目標區間定序(Targeted Sequencing)；過程中是採用RHDO方法進行分析，得出的結果再分別與雙親的個別結果進行比對。從圖中可見，胎兒對偶基因中發生突變的一方係源自母親(出現方形標記)，而正常型(或稱野生型; wild-type)那方是源自父親(藍色圓形)；這項結果顯示該胎兒為突變基因的帶因者(carrier)。

圖一、NIPD原理應用於單基因疾病診斷範例示意圖

圖片來源：Chiu, E., Hui, W., and Chiu, R. Prenatal Diagnosis. 2018 Jan;38(1):52-58.

　　這篇文獻¹的作者是在沒有原發病患(Proband)樣品的情況下，想了解胎兒基因的遺傳狀況。作者利用linked-read Sequencing這項技術，將萃取自母血的血漿DNA製備成基因文庫(library)，透過Targeted Sequencing，分析母體血漿DNA中與父方或母方有關連的突變單倍型或正常單倍型，直接對父母雙親的DNA進行親代單倍型分析(詳見圖二)。

　　下圖二的Linked-read Sequencing流程¹中，需要先萃取出高分子量的基因組DNA，接著透過乳化作用(Emulsion)，將萃取到的基因組DNA與用來作為寡聚核苷酸探針的條碼凝膠珠(barcoded oligonucleotide primer gel beads)包裹在油滴中放大，然後將接上條碼凝膠珠的基因組DNA切成長度適合定序的不同尺寸DNA短片段進行定序。定序之後，再重新組裝這些已鑲上「條碼」的序列，拼湊出胎兒基因的遺傳狀況來。

圖二、Linked-read Sequencing技術示意圖

圖片來源：Chiu, E., Hui, W., and Chiu, R. Prenatal Diagnosis. 2018 Jan;38(1):52-58.

　　目前，臨床上若要檢測胎兒單基因疾病，一般來說還是會建議以羊膜穿刺或絨毛膜採樣進行檢測，但這些方法皆有流產的風險。倘若本篇文獻所提到的技術與分析未來能夠廣泛應用在臨床診斷上，就可以配合孕婦及家族遺傳狀況，提供欲受檢者更多的產前篩檢選擇。

參考資料

1. Chiu, E., Hui, W., and Chiu, R. cfDNA screening and diagnosis of monogenic disorders - where are we heading? Prenatal Diagnosis. 2018 Jan;38(1):52-58. https://doi.org/10.1002/pd.5207