卢煜明教授PLoS获产前诊断新进展

【字体: 时间:2011年11月08日 来源:生物通

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  缺陷儿的出生造成了巨大的精神和经济负担,产前诊断是防治出生缺陷的重要方法之一,但是目前的许多方法都无法精准无害的进行产前诊断。作为非侵入性产前诊断技术的首创者,香港中文大学的卢煜明教授一直致力于遗传疾病的非侵入性产前诊断,其研究组继今年初发表了有关21号染色体(唐氏综合症)风险筛查结果后,近期又公布了13和18号染色体产前诊断的最新成果。

  

生物通报道:缺陷儿的出生造成了巨大的精神和经济负担,产前诊断是防治出生缺陷的重要方法之一,但是目前的许多方法都无法精准无害的进行产前诊断。作为非侵入性产前诊断技术的首创者,香港中文大学的卢煜明教授一直致力于遗传疾病的非侵入性产前诊断,其研究组继今年初发表了有关21号染色体(唐氏综合症)风险筛查结果后,近期又公布了13和18号染色体产前诊断的最新成果。

正常人细胞中染色体的数目为46条(23对),染色体数目异常会导致遗传疾病,比如我们熟知的唐氏综合症就是21号染色体多出了一条。其它的染色体异常包括18号染色体异常,13号染色体异常等,其中18号染色体异常是一种严重的染色体异常,活婴发病率为1/4000,有18-三体综合征的患儿通常表现为多个器官缺陷,大多在出生后一年内就死亡。而13-三体综合征(trisomy 13 syndrome)的活婴发病率为1/2000,女性多于男性,患儿母亲平均生育年龄为31岁,患儿有多发畸形,多数在出生后三年内死亡。

之前卢煜明教授通过大规模平行测序获得了大量有关唐氏综合症的产前诊断数据,提出利用孕妇的血浆就可以精确诊断唐氏综合症的风险。但是由缺乏样品数据,因此还未有13和18号染色体异常产前诊断的结果。

在这篇文章中,研究人员收集了392位孕妇的样品,其中25位为13号染色体异常,37位为18号染色体异常。通过利用之前报道的Z值方法,研究人员证明了他们的方法可以分别识别36%,和73%的13号和18号染色体异常,特异性分别达到92.4%,和97.2%。

之后研究人员又改进了分析方法,提高了13号和18号染色体异常的检出率,最终利用这些方法,13号染色体异常检出率达到了100%(25位病患),特异性达到了98.9%,18号染色体异常特异性达到了98%。这些数据都表明利用合适的生物信息学方法,对13号,和18号的染色体异常可以通过非侵入产前诊断精确检出。

目前如果需要明确的诊断是否妊娠遗传疾病患儿,需要进行抽取胎儿血、羊水或胎盘绒毛进行检查,但是这些都是侵入性检查,对胎儿和孕妇都有一定的危险,胎儿流产、早产、宫内感染的风险约为1%-2%。

因此如果能采用非侵入性的DNA血液检查那就最好不过了,目前产检是采用的血液检测只是检测母体血清中甲型胎儿蛋白(AFP)和绒毛促进腺激素(HGG)的浓度,并不十分可靠。

(生物通:万纹)

原文摘要:

Noninvasive prenatal diagnosis of fetal trisomy 18 and trisomy 13 by maternal plasma DNA sequencing.

Massively parallel sequencing of DNA molecules in the plasma of pregnant women has been shown to allow accurate and noninvasive prenatal detection of fetal trisomy 21. However, whether the sequencing approach is as accurate for the noninvasive prenatal diagnosis of trisomy 13 and 18 is unclear due to the lack of data from a large sample set. We studied 392 pregnancies, among which 25 involved a trisomy 13 fetus and 37 involved a trisomy 18 fetus, by massively parallel sequencing. By using our previously reported standard z-score approach, we demonstrated that this approach could identify 36.0% and 73.0% of trisomy 13 and 18 at specificities of 92.4% and 97.2%, respectively. We aimed to improve the detection of trisomy 13 and 18 by using a non-repeat-masked reference human genome instead of a repeat-masked one to increase the number of aligned sequence reads for each sample. We then applied a bioinformatics approach to correct GC content bias in the sequencing data. With these measures, we detected all (25 out of 25) trisomy 13 fetuses at a specificity of 98.9% (261 out of 264 non-trisomy 13 cases), and 91.9% (34 out of 37) of the trisomy 18 fetuses at 98.0% specificity (247 out of 252 non-trisomy 18 cases). These data indicate that with appropriate bioinformatics analysis, noninvasive prenatal diagnosis of trisomy 13 and trisomy 18 by maternal plasma DNA sequencing is achievable.

作者简介:

卢煜明(LO Yuk Ming Dennis)是分子生物学的临床应用专家。尤其致力于研究人体内血浆的DNA和RNA。

卢煜明最重大的研究成果为1997年 发表的《母亲血浆中胎儿核酸的探索与应用》。他发现女性在怀孕期间,体内的胎儿会释放DNA和RNA至母亲的血浆之中,而且占母亲血浆中的DNA达5%之高。这项发现令他的研究队伍在非创伤性产前诊断领域上处于世界领先地位,这技术被世界多间实验室(如英国国家血液服务)用作常规检测之用。这项发现亦为医学界提供了崭新的研究方向,首先是提供了安全可靠的测试方法检验孕妇及胎儿的多项疾病,有别于过往高危的测试方法如羊膜穿刺检查。同时,卢煜明亦将有关技术引伸至其他不同的范畴,例如癌症、心脏病等。

SARS事件中的贡献
2003年起在中国广东省爆发严重急性呼吸道综合症(SARS) 流行病,令内地有超过5000人染病,348人死亡。而疫情迅速传播到香港地区,最终导致1755染病, 297死亡。2003年3月末,香港中文大学医学院委任卢煜明统筹一个专责对抗 SARS的研究小组,寻找病毒的任何蛛丝马迹,破解其基因图谱、追踪病毒行踪以及发展新的快速测试病毒方法。研究小组于工作第十三日将病毒三万个基因密码全部破解。4月16日与香港大学同一时间向世界公布基因排序。比加拿大及美国疾病及预防控制中心稍慢一步。

卢煜明又将其母亲血浆内有胎儿 DNA 存在理论应用于SARS冠状病毒测试。他的研究小组发现冠状病毒有如胎儿,会同样将病毒基因释放到血浆中。最后成功研究出一种新的测试法,可以在病人入院后第一日进行测试,准确度高达八成。这项测试法的另一项优越之处是可以量化计算病人病情严重性。测试证明,需要进入深切治疗部的SARS病人,比病况轻微的SARS病人体内病毒多三十倍。测试法的作用可有效侦察出病毒会否来袭。

 

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