作者：趙宇翔/有勁基因
非侵入性產前篩檢(Non-Invasive Prenatal Testing; NIPT)利用孕婦血漿中的胎兒游離DNA (cell-free DNA；cf DNA)來檢測胎兒染色體數目是否異常；這個篩檢兼具非侵入性及高準確性的優點，然而在某些情況下，也是有無法產出報告的時候。有勁部落格文章《NIPT無法提供檢測結果的原因探討》就曾提到，NIPT無法順利產出結果報告(no-call)的原因，主要包括：孕婦血液樣品品質不佳、血漿中游離胎兒DNA比例(Fetal fraction)過低、定序資料未通過品質控管要求等等。也有研究報告指出1，「胎兒游離DNA比例過低」是NIPT無法提供結果報告的最常見因素。為了降低因產前篩檢失敗而讓孕婦需要面對重新抽血篩檢所帶來的心理壓力並承擔多增加的時間成本，同時也為了避免因篩檢失敗而延誤醫師診斷及醫療處置，就必須想辦法提升NIPT的檢測品質、控制檢測成本並改善檢測客戶的體驗經驗；而「降低NIPT失敗率」就是其中的一個努力方向。
本文要介紹的研究2，作者將焦點放在修復孕婦血漿中大於250 bp的長片段游離DNA所可能帶有的損傷，以提升DNA的完整性；將原本可能因損傷而被丟失的DNA片段修復回來，藉以加強後端分析的成功率。由於胎兒游離DNA比孕婦的游離DNA片段更短，更易破碎，DNA損傷的情形更多，倘若這些受損的胎兒游離DNA能被修復，就可以提高血漿中胎兒游離DNA的濃度比例了。該研究結果顯示，在進行樣品前置處理時，若能加入修復受損的胎兒游離DNA的步驟，便可修復孕婦血漿中大於250 bp的母親及胎兒游離DNA長片段；同時還發現血漿中游離DNA比例因此增加的程度(enrichment)，胎兒的比母親的更多，穩定而平均地上升了4.8% (如圖一所示)。
以往，孕婦體重過重、較早期孕期所取得的游離DNA樣品品質不佳、以及胎兒游離DNA比例過低等因素所導致NIPT檢測失敗的情況，透過上述這個方法確能獲得改善。像唐氏症T21篩檢，在做過DNA修復處理之後，z-score值經比對驗證確定增加，證實檢測結果有提升改善(見圖二)。此方法若能應用到NIPT在其他例如染色體非整倍體(Aneuploidy)等染色體數目異常的遺傳疾病篩檢上，應該也有機會提升檢出率及結果報告的可信度。
圖一、血漿中胎兒游離DNA比例在DNA修復處理後有所提升
第一孕期(1st Trimester)及第三孕期 (3rd Trimester)的檢體，相較於控制組(Sham)，DNA有經過修復處理(Repair)的話，血漿中胎兒游離DNA的比例 (Fetal DNA fraction)有小幅度上升的趨勢。(圖片來源：Vong, J.S.L., et al. Prenatal Diagnosis. 2019 Jan; 39(2):88-99.)
圖二、DNA經修復後，唐氏症T21篩檢的z-score值證實提高
相較於控制組 (Sham)，DNA在修復處理後(Repair)，第21對染色體(T21)的NIPT篩檢結果與原來的結果相符，且Z score值還提升了。由左邊數來的5個Sample (M12792-M12952)為唐氏症的檢出樣品(Trisomy 21)，其餘為未檢出唐氏症的樣品 (Euploid)，藉由DNA修復處理之後，兩類樣品Z score值之間的差距變大(亦即左邊檢出樣品的修復組紅點與右邊未檢出樣品的修復組紅點之間的距離差距，大於左邊未檢出樣品控制組的綠色三角形及右邊未檢出樣品的綠色三角形之間的距離差距)，能將T21樣品與整倍體(Euploid)樣品更清楚地區分出來。(圖片來源：Vong, J.S.L., et al. Prenatal Diagnosis. 2019 Jan; 39(2):88-99.)
長片段游離DNA一旦能被修復，成功取得血漿中長片段游離DNA分析結果的機會便可提升，未來NIPT就有機會增加長基因組標靶 (long genomic targets)的篩檢選項，就能更順利取得可信的產前篩檢結果。而且，此種方法只需要在製備基因庫之前增加一個步驟的處理流程，每個反應也僅需多花約10美金的成本，相較於其他既繁複又昂貴的改良方法，可說是簡單又划算，因此可說是個相當具有發展潛力的應用。
NIPT雖然已經盛行許久，但仍有繼續改良完善的空間。未來若能開發出更高精度、更便宜又安全的篩檢項目，就可為大家提供更全方位又精確的產前診斷選擇。
參考資料
1. Health Quality Ontario. Noninvasive Prenatal Testing for Trisomies 21, 18, and 13, Sex Chromosome Aneuploidies, and Microdeletions: A Health Technology Assessment. Ontario Health Technology Assessment Series. 2019 Feb; 19(4):1-166. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30847010
2. Vong, J.S.L., Jiang, P., Cheng, S.H., Lee, W.S., Tsang, J.C.H., Leung, T.Y., … Lo, Y.M.D. Enrichment of fetal and maternal long cell-free DNA fragments from maternal plasma following DNA repair. Prenatal Diagnosis. 2019 Jan; 39(2):88-99. Retrieved from https://doi.org/10.1002/pd.5406
留言列表
{{ article.title }}
