作者:何胤嫻/有勁生物科技

 

  基因體分析工具不斷演進,例如微陣列(microarray)及次世代定序(next-generation sequencing)等等,已經改變了產前篩檢的技術和市場。目前在臨床上,利用胎兒游離DNA(cffDNA; circulating cell-free fetal DNA)進行篩驗的非侵入性產檢,已被廣泛用來檢測常見的胎兒非整倍體基因變異(圖一);只是此技術目前還無法提供某些染色體異常和單基因變異疾病的完整訊息。

 

  母血中,除了胎兒游離DNA外,還包含極為罕見的胎兒游離細胞(CFCs; circulating fetal cells)(詳見圖二)。由於胎兒游離細胞具有完整的胎兒基因組,若能對其進行篩驗,或許能更準確地鑑定出胎兒的微缺失和單基因遺傳疾病。最近已有許多技術被證實能從血液中分離出稀有的胎兒游離細胞,不僅為分離技術開啟了嶄新一頁,臨床上也勢必有助產前篩檢更進一步突破。

 

 

圖一、胎兒DNA的篩檢來源與兩種應用於進階遺傳變異的分析方式

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胎兒DNA的篩檢來源,可以是利用侵入性技術(如羊膜穿刺或絨毛膜絨毛取樣)取得的胎兒細胞、或是透過非侵入性技術自母體血液中取得的胎兒游離DNA。其在進階遺傳變異分析的應用主要有兩種:晶片式定序分析以及次世代定序。(圖片來源: Rezaei, Meysam et al. Trends in Biotechnology, 2018 Nov 27. pii:S0167-7799(18)30311-1.)

 

 

圖二、母體血液裡所含的物質

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母體血液中含有胎兒游離DNA(Cell-free DNA)、胎兒有核紅血球細胞(Fetal nRBC)和滋胚層細胞(trophoblastic cells),以及母體本身的紅血球(RBC)與白血球(WBC)細胞。(圖片來源: Rezaei, M. et al. Trends in Biotechnology. 2018 Nov 27; pii:S0167-7799(18)30311-1.)

 

 

  臨床上對胎兒游離細胞的稀有細胞分離技術標準測試,有密度梯度離心、流式細胞儀(FACS)、磁珠細胞分選儀(MACS)及磁泳(magnetophoresis)等等。顯然以前遇到的稀有細胞分離技術瓶頸已經克服,然而接下來該如何利用高度特異性標記來識別胎兒游離細胞才是挑戰。目前,胎兒nRBC分離技術出現偽陽性的機會仍約有一成左右,靈敏度大約四成;此是因為用於分離胎兒nRBC的陽性標記物並非該類細胞本身特有之故(例如:紅血球標記CD71和血型糖蛋白A)。而滋胚層細胞trophoblastic cells(詳見圖二)在母體血液中含量比在胎兒nRBC中多,雖然也沒有細胞本身特有的標記物,但卻可透過ISET(isolation by size of epithelial tumor/trophoblast)過濾系統被分離出來。目前有些研究也會利用「密度梯度離心」來分離滋胚層細胞,但這些技術還是不足以提供臨床要求的成本效益及結果可信度。

 

  近年來由於細胞分離技術與微流體技術的整合,開發出許多新技術和方法來分離癌症患者的循環腫瘤細胞(CTCs; circulating tumor cells)。不少非侵入性產前診斷的研究便將這些應用在分離胎兒游離細胞技術上;例如:利用胎兒nRBC本身的帶磁特性,採用磁分離技術去除大部分的母體紅血球,有效率地取得母血中大部分的胎兒nRBC。另外,能精確捕捉胎兒滋胚層細胞的晶片(Nano-Velcro Chips)也被開發出來,其效率優於傳統的細胞分離技術,大幅提高了篩檢的靈敏度,並且可以更準確獲得胎兒的遺傳訊息。以上這些技術一旦通過相關的產前非侵入性診斷臨床試驗,對未來的孕婦來說,無疑是一大福祉。

 

 

 

參考文獻

1. Rezaei, M. et al. (2018 Nov 27). A Reappraisal of Circulating Fetal Cell Noninvasive Prenatal Testing. Trends in Biotechnology. pii: S0167-7799(18)30311-1. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2018.11.001

 

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