无创产前检测临床应用的回顾与展望

11-25-2016

导读:近年来,随着二代测序技术的发展,检测成本降低,NIPT在全球迅速得以应用,并逐渐得到相关行业学者的高度重视和广泛认可。我国NIPT则面临着多项挑战,如何充分理解并合理规范应用NIPT、我国产前筛查和产前诊断体系中NIPT该如何正确定位等,成为亟待解决的重要问题。

染色体疾病中常见的21、18和13-三体患儿常能存活至足月分娩,21-三体患者甚至能存活至生后数年,故产前诊断对上述疾病具有重大意义。这些染色体三体发生的主要原因是卵细胞减数分裂或有丝分裂期染色体不分裂,其发生率与孕妇年龄呈高度正相关,因此,孕妇高龄曾经是产前诊断的指征之一。产前筛查出染色体异常低危人群,可减少不必要的介入性操作例数,并能节省有限的医疗资源。在严格临床质量控制的产前诊断中心,当假阳性率控制在5%或以下时,母体血清学筛查的检出率可达90%。但截至2011年底,我国的母体血清学筛查覆盖率仅为22.7%。

学者们一直致力于通过流程简单、无创、安全、准确度高的产前筛查和诊断方法,评估胎儿染色体异常的发生风险。无创产前检测(non-invasive prenatal testing,NIPT)指采集孕妇外周血,利用胎儿来源的游离核酸进行常见非整倍体筛查。1997年,Lo等报道,母体外周血中存在游离胎儿DNA(cell-free fetal DNA,cffDNA),这一发现为产前筛查策略开拓了新思路。在其后的10年间,不同实验室技术利用cffDNA成功地进行了胎儿性别、Rh血型不合、单基因病和胎儿染色体非整倍体等方面的检测,但由于方法复杂、质量控制欠满意、费用较高等问题,一直难以推广于临床。近年来,随着二代测序技术的发展,检测成本降低,NIPT在全球迅速得以应用,并逐渐得到相关行业学者的高度重视和广泛认可。我国NIPT则面临着多项挑战,如何充分理解并合理规范应用NIPT、我国产前筛查和产前诊断体系中NIPT该如何正确定位等,成为亟待解决的重要问题。

一、NIPT的研究进展

2008年,Chiu和Fan等在验证了NIPT的可行性后,多项临床试验相继发表,进一步验证了二代测序技术对检出染色体非整倍体的高灵敏度和特异性。2011年,美国开始利用NIPT对高危孕妇进行检测。Palomaki等研究显示,高危孕妇采用NIPT检测21-三体的灵敏度和特异性均接近99%;检测13、18和21-三体的复合灵敏度为98.9%,复合假阳性率为0.1%。Bianchi等的研究显示,高危孕妇采用NIPT检测21、18和13-三体的灵敏度分别为100.0%、97.2%和78.6%,特异性均为100.0%。Norton等研究显示,21-三体高危孕妇人群中,NIPT检测21和18-三体的灵敏度分别为100.0%和97.4%,特异性分别为99.97%和99.93%。Zimmermann等对166例样本进行测序分析,除了1例45,XO因DNA质量问题未能检出,其余19例包括性染色体异常在内的染色体非整倍体检出的灵敏度和特异性均为100%。虽然上述研究结果存在一定差异,但均提示NIPT对于21-三体的检测效率较高。

中南大学湘雅医院Liang等的回顾性研究显示,采用二代测序技术检测412份21-三体高危的有效样本,检出21、18和13-三体的复合灵敏度为100%,复合特异性高于99.7%;通过1次检测可同时观察包括9号染色体三体在内的全部染色体非整倍体。Song等进行了更大规模的前瞻性临床研究,在1 741例孕妇中,采用二代测序技术,21、18和13-三体的检出率均为100%,假阳性率为0.05%;该研究中年龄35岁以下的孕妇均同时进行了血清学筛查,证实了NIPT的灵敏度和特异性远高于血清学筛查,提示NIPT有可能用于低风险孕妇人群。台湾长庚医院Shaw等2014年发表的多中心合作研究结果显示,100例“极高危”孕妇中,除1例45,XO由于DNA含量不足未能被识别外,其余染色体非整倍体全部检出,复合检出率为96.4%;而201例低危孕妇中未发现染色体异常,特异性为100%。Nicolaides等研究也显示,NIPT在常规产前筛查的孕妇中具有较高的灵敏度和特异性。2014年,Bianchi等发表1项大规模随机对照研究显示,对于胎儿21和18-三体,NIPT比血清学筛查更具优势。2014年,浙江大学医学院附属妇产科医院Zhou等的“混合风险”大规模临床研究(7 705例)显示,NIPT检测21、18和13-三体的复合灵敏度和特异性分别为100.0%和99.9%,进一步验证了NIPT的临床效率。

上述研究结果均提示,应用NIPT可明显缓解常规产前诊断的压力,大幅度提高胎儿染色体非整倍体异常的检测效率。

二、NIPT相关的指导意见

依据现有研究结果,国际上发表了一系列与NIPT相关的指导意见,客观中肯地评价了NIPT的优势、局限性和临床应用要点,强调了检测前后遗传咨询工作的重要性。

2012年12月,美国妇产科医师学院(American College of Obstetricians and Gynecologists,ACOG)联合母胎医学会(Society for Maternal-Fetal Medicine,SMFM)提出,通过产前筛查或诊断方法评价染色体非整倍体风险,适用于所有年龄的孕妇人群。NIPT可作为染色体非整倍体高危人群(包括年龄35岁及以上的高龄孕妇、超声提示胎儿存在染色体非整倍体风险、孕妇曾生育染色体三体患儿、夫妇之一为罗氏易位等)的初筛方法,或作为妊娠早期联合筛查、妊娠中期血清学筛查结果高危者的进一步检测方法。但需明确告知孕妇,NIPT风险评估仅限于21、18和13-三体,既不能取代产前诊断,也不能提供其他任何进一步的遗传相关信息;而且NIPT存在检测失败的可能。此外,对于低危孕妇及双胎妊娠孕妇尚缺乏相关数据,因此不适于采用NIPT作为直接筛查方法。

NIPT检测前应进行遗传咨询,明确上述利弊,孕妇应在知情同意的前提下,自愿选择NIPT,而不应作为临床常规检查项目。进行NIPT检测前,应详细了解孕妇是否存在遗传疾病家族史而需要其他特异检查,并通过超声检查明确为单活胎、胎儿有无结构异常及妊娠孕周。对NIPT结果的解释咨询亦十分重要。作为筛查项目,必然存在一定的假阳性,NIPT高风险病例有必要进行介入性产前诊断确诊;此外,NIPT也可能出现假阴性结果。如果NIPT低危人群合并妊娠中期超声胎儿结构异常,仍应进行介入性产前诊断。此外,NIPT不能取代母体血清甲胎蛋白的检测和胎儿开放性畸形的超声检测。

2013年4月,国际产前诊断学会(International Society for Prenatal Diagnosis,ISPD)针对包括NIPT在内的非整倍体筛查策略发布声明,强调了以下几点:(1)NIPT对13-三体的检测效率较低;(2)目前临床有效性的验证研究更多地集中于高龄和筛查(血清学筛查或超声筛查)高危的人群,在低危人群中尚未得到完全验证;(3)有限的数据表明,在低危人群中,实验失败率不会明显增高,假阳性率与高危人群类似;(4)当出现染色体嵌合时(包括限于胎盘的嵌合),结果的准确性会受到影响;(5)可能出现母体血浆样本中胎儿cffDNA不足,或其他原因造成的实验失败;(6)尚缺乏与该方法相关的质量控制和技术检测统一标准;(7)体重指数高的孕妇,其检测失败或结果不确定的风险增加;(8)妊娠晚期的孕妇,可能缺乏足够时间进行重复检测或产前诊断进行确诊。妊娠早期超声检查也是重要的筛查项目。在NIPT广泛应用的现状下,NIPT如何与超声检查结合也是学者们关注的问题。2014年6月,国际妇产科超声学会(International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology,ISUOG)更新了超声检查指南,强调NIPT不能替代妊娠早期超声检查。ISUOG建议,在妊娠早期超声检查后,如需进一步评估胎儿染色体三体的风险,孕妇可选择以下方案:(1)结合颈项透明层厚度(nuchal translucency,NT)和(或)其他超声指标、母体血生化指标,评估风险值(受公共卫生资源配置等因素所限,不同国家地区所采用的风险切割值可能存在差异);(2)如果孕妇为高龄或有染色体非整倍体生育史等因素,考虑直接进行介入性产前诊断;(3)选择NIPT作为评估风险的首选。但应明确,目前仍缺乏NIPT应用于低危人群的循证依据,其阳性预测值低于高危人群。

母体血清学筛查高风险或中风险的孕妇,NIPT可作为备选的风险评估方法,替代介入性产前诊断;但极高危风险(风险值>1∶10)孕妇中,NIPT可能仅覆盖70%的染色体异常,即使不伴有超声异常,仍建议行介入性产前诊断确诊。如果超声提示胎儿结构异常,无论NIPT结果是否正常,均应采用介入性产前诊断确诊。如果NIPT结果未提示高风险,则不必要针对21、18和13-三体进行NT值和母血生化指标的风险评估,超声检查时也不必寻找与21-三体有关的软指标。

此外,ISUOG强调,在孕妇进行NIPT前,应进行充分的遗传咨询。不同检测机构的质量控制评价可能存在差异,不应一概而论。对NIPT的客观评价应在公共资源资助下进行前瞻性研究。

三、NIPT的研究热点

1.出现假阴性和假阳性结果的原因:NIPT的应用已有大规模临床实践,其应用范围还在向更高分辨率水平不断拓展。但假阴性和假阳性的案例引起了研究者的注意。胎盘嵌合、母体恶性肿瘤、母体嵌合体、双胎中一胎停育等情况均可能是影响因素;孕周和胎儿DNA在母血中的含量也是影响结果的重要因素。因此,NIPT高风险病例仍应采用介入性产前诊断进行确诊。

2. NIPT与现有产前筛查和产前诊断模式的合理整合:目前,NIPT仍主要针对具有高危因素的孕妇,以减少不必要的介入性产前诊断。多项研究均提示,NIPT对21、18和13-三体的筛查效率高于血清学筛查,能大大降低介入性产前诊断的工作量。但临界风险和低风险人群缺乏NIPT的相关临床数据,专家学者对此持保守观望态度。最新的ISUOG指南迈出了谨慎的一步,提出如果孕妇希望进行NIPT以进一步排除21、18和13-三体风险,无论是否合并超声异常或血清学筛查高风险,都可尊重孕妇的意愿选择NIPT。NIPT能否作为所有人群的一线筛查方法,或作为其他筛查方法提示高风险后的进一步检测方法,目前尚无定论,还需要全面准确的卫生经济学评价。

四、NIPT在我国的发展前景

我国NIPT的开展几乎与发达国家同步,采用的技术方法亦类似,估算累计检测样本量迄今不少于40万例,一定程度上缓解了产前诊断能力不足的压力。NIPT在我国能如此迅速地被临床医生和孕妇接受,反映了我国产前筛查和产前诊断服务中亟需解决的供需矛盾,同时也反映了NIPT具有操作简单、无创、安全、检出率高的突出优势。但与大部分国家和地区相同,我国该项技术的实施机构为商业公司;而且,该技术的复杂性以及可能存在的伦理及法律问题,给医生和孕妇均带来一定的困惑。

NIPT需要进一步发展,首先,需要卫生行政部门给予准入,使临床应用合法化;其次,应在已积累的大量临床数据的基础上,制定NIPT的临床应用规范和实验室质量控制标准,同时进一步积累临床资料,不断提高NIPT的检出率和准确度,减少介入性产前诊断的压力。NIPT在我国产前筛查和产前诊断体系中的定位亟需明确,方可为预防出生缺陷和妇幼健康事业做出贡献。

来自:中华围产医学杂志   作者:马京梅、杨慧霞、边旭明