1997 年英国学者首次发现母血中含有胎儿源性的游离 DNA( cell⁃free DNA,cfDNA),2011 年基于cfDNA 的无创产前筛查( noninvasive prenatal screen⁃ing,NIPS)技术正式进入临床。 2016 年美国医学遗传学与基因组学学会(American College of Medical Ge⁃netics and Genomics,ACMG) 的共识以及我国有关的技术规范都明确指出, NIPS 是针对胎儿 21⁃三体、18⁃三体、13⁃三体综合征最敏感的筛查手段。
2022年 ACMG 发布了在一般风险人群中胎儿染色体异常NIPS 的实践指南。指南对于 NIPS 在单胎妊娠常见染色体三体筛查中的应用上保持了与 2016 版共识相同的建议;增加了 NIPS 在双胎妊娠常见染色体三体,单胎妊娠性染色体非整倍体和 22q11. 2 微缺失综合征筛查中的应用推荐;对于 NIPS 在罕见常染色体三体和除 22q11. 2微缺失综合征以外的拷贝数变异( copy number vari⁃ants,CNVs)筛查中的应用,ACMG 仍保持不推荐的建议;指南还就 NIPS 检测失败以及检测前/ 后的遗传咨询进行了阐述。 本文将从以下几个方面进行解读。
1 无创产前筛查在单胎妊娠 21⁃三体、18⁃三体、13⁃三体筛查中的应用
1. 1 指南建议
推荐对所有单胎妊娠的孕妇应用NIPS 进行胎儿 21⁃三体、18⁃三体、13⁃三体的筛查,而不是传统筛查方法(证据确定性高,强推荐)。
1. 2 解读
NIPS 对于常见染色体三体筛查的敏感度和特异度在一般风险人群中与在高风险人群(如高龄孕妇)中基本一致,且优于传统筛查方法。 由于年轻孕妇胎儿常见染色体三体的患病率较低,因此 NIPS的阳性预测值( positive predictive value,PPV) 也相应降低。 过去 5 年各个队列研究报道的 NIPS 对 21⁃三体 的 阳 性 预 测 值 为 91. 8% ( 95% CI 88. 4% ~94. 23%)。 由于 18⁃三体和 13⁃三体的患病率更低,因此 NIPS 对这两种疾病的 PPV 要低于 21⁃三体,分别为 65. 8%(95%CI 45. 3% ~ 81. 7%)和 37. 2%(95%CI26. 1% ~ 50. 0%)。
因此在单胎妊娠中,NIPS 对胎儿 21⁃三体、18⁃三体、13⁃三体的筛查效能始终高于任何传统筛查方法。由于非整倍体胚胎早期停育率高,双胎之一停育可能会影响存活胎儿 NIPS 结果的判读。 美国妇产科医师学会认为这种情况下不应进行 NIPS。 本版指南提到, 系统证据审查 ( systematic evidence review,SER)没有发现充分证据支持在已知双胎之一停育的妊娠中不能行 NIPS,但应告知患者筛查的准确性可能会受到影响。 Curnow 等报道双胎之一停育后,胎盘最长可以到胎儿死亡后 8 周仍持续向母血中释放 cfD⁃NA,因此建议当发现双胎之一停育后,应至少间隔 8周才向孕妇提供 NIPS。 但也有文献报道,间隔 15 周,仍能检出停育胎儿的 cfDNA。
2 无创产前筛查在双胎妊娠 21⁃三体、18⁃三体、13⁃三体筛查中的应用
2. 1 指南建议
推荐对所有双胎妊娠的孕妇应用NIPS 进行胎儿 21、18 和 13⁃三体的筛查,而不是传统筛查方法(证据确定性高,强推荐)。
2. 2 解读
在双胎妊娠中,虽然母体血浆中胎儿总体的 cfDNA 含量较单胎高,但每个胎儿的 cfDNA 含量低,且两个胎儿之间的 cfDNA 含量差距也不尽相同,有时相差可高达 2 倍。 如果在双绒毛膜双胎中出现 1 个正常胎儿和 1 个非整倍体胎儿,通常正常胎儿的 cfDNA 含量会显著升高,若非整倍体胎儿的 cfD⁃NA 含量低于检测阈值,可能会出现假阴性结果。有研究建议使用 2 个胎儿中含量较低的胎儿 cfDNA,而不是总胎儿 cfDNA,以提高胎儿非整倍体的检出率,但会导致 NIPS 检测失败率升高。尽管关于 NIPS 在双胎非整倍体筛查中应用的研究数量较单胎少,且研究的有效性常常受限于非整倍体发生率低,但其总体的筛查效率和在单胎妊娠中相仿。 SER 显示,在双胎妊娠中,NIPS 对 21⁃三体的敏感度和特异度分别为 98. 2%(95%CI 88. 2% ~ 99. 7%)和 99. 9%(95%CI 99. 8% ~100%),对 18⁃三体的敏感度和特异度分别为 90% ( 95% CI 67. 63% ~ 97. 5%) 和99. 95%(95%CI 99. 8% ~ 100%),对 13⁃三体的敏感度和特异度分别为 80% ( 95% CI 30. 95% ~ 97. 3%) 和99. 93% ( 95% CI 99. 4% ~ 100%)。 因 此 仍 应 将NIPS 作为双胎妊娠的胎儿 21⁃三体、18⁃三体、13⁃三体的一线筛查方法。
3 无创产前筛查在单胎妊娠性染色体非整倍体筛查中的应用
3. 1 指南建议
推荐对所有单胎妊娠的孕妇应用NIPS 进行胎儿性染色体非整倍体( sex chromosomeaneuploidy,SCA)的筛查(证据确定性高,强推荐)。
3. 2 解读
NIPS 对四种常见 SCA,即 X 单体、XXX、XXY、和 XYY 具有良好的筛查效率,检出率和特异度高达 99. 6%(95%CI 94. 8% ~100%)和 99. 8%(95%CI99. 7% ~99. 9%)。 受疾病患病率的影响,不同 SCA 的阳性 预 测 值 存 在 差 异, 45, X 为 29. 5% ( 95% CI22. 7% ~ 37. 4%),47,XXX 为 54% ( 95% CI 40. 6% ~66. 8%),47,XXY 为 74% ( 95% CI 59. 5% ~ 84. 7%),47,XYY 为 74. 5% ( 95% CI 58. 4% ~ 85. 8%)。 其中,45,X 的 PPV 较低,可能和较高比例的限制性胎盘嵌合体( confined placental mosaicism,CPM) 以及母体嵌合导致的假阳性有关。与 21⁃三体、18⁃三体、13⁃三体相比,SCA 的表型相对轻微,出生时通常都不明显,因此将 SCA 纳入产前筛查是对临床咨询的一大挑战。 在此要强调的是,咨询时参考的应该是对那些产前诊断 SCA 的胎儿进行前瞻性随访出生后发育情况所获得的数据,相当一部分 SCA 患者可能没有明显的临床表现,因此如果仅参考产后诊断 SCA 患者的数据,咨询会发生偏倚。孕妇的 SCA 可能会导致结果的假阳性。 例如,孕妇核型正常,但出现了与年龄相关的淋巴细胞 45,X嵌合增多,NIPS 表现为假阳性。 如果怀疑孕妇为嵌合型特纳综合征,建议进一步行染色体核型分析,确诊的患者由于围产期并发症的风险增加,建议由母胎医学和心脏病专家等共同管理。 此外,受限于实验室技术和绒毛膜性,NIPS 不能用于对双胎妊娠进行SCA 的筛查。
4 无创产前筛查在拷贝数变异筛查中的应用
4. 1 指南建议
推荐向所有普通风险人群提供针对22q11. 2 微缺失综合征的 NIPS(证据确定性中等,条件性推荐),除此之外,目前尚不推荐 NIPS 常规用于其他CNVs 的筛查(缺乏临床相关证据和验证,不推荐)。
4. 2 解读
尽管 NIPS 可以准确检出胎儿 21、18、13⁃三体,但其实对于普通年龄风险的女性,更需要担心的是胎儿携带致病性 CNVs 的风险,约 1% ~ 3%超声结构正常的胎儿携带致病性 CNVs。 基于CNVs 的重要性,临床开始探索应用 NIPS 进行胎儿CNVs 的筛查,分为两种类型,一种是靶向检出某些特定的常见染色体微缺失微重复综合征( microdeletionand microduplication syndrome,MMS),一种是检出全基因组范围内的 CNVs。在所有 MMS 中,22q11. 2 微缺失是产前诊断最常见的致病性 CNV,Dar 等 对来自于 6 个国家 21 个中心的 18289 例孕妇进行了基于单核苷酸多态性的NIPS,专门筛查 22q11. 2 微缺失,并通过染色体微阵列分析对所有结果进行 验 证。 研 究 发 现 NIPS 对22q11. 2 微缺失的检出率和 PPV 分别为 83. 3% 和52. 6%,假阳性率为 0. 05%。
鉴于和染色体非整倍体相仿的筛查效率,ACMG 推荐,应向所有普通风险人群提供 22q11. 2 微缺失综合征的筛查。 条件性推荐是指医患双方充分沟通筛查的利弊后,大多数患者仍会要求进行筛查,且大多数医生也同意提供这项筛查。除了 22q11. 2 微缺失,目前 ACMG 尚不推荐 NIPS常规用于其他 CNVs 的筛查,归根结底还是缺乏充分的证据评估 NIPS 对 CNVs 的筛查效率。 不同研究的结果并不一致, SER 报道的 PPV 范围波动于 0 ~80. 56%。
究其原因,首先,目前很少有研究对应用 NIPS 进行 CNVs 筛查的队列进行完整的产后随访,比如缺乏对筛查结果阴性病例的准确判断,有的 MMS在出生时无异常,有些临床表型要到儿童、青少年、甚至成人期才会出现,从而导致筛查效率受到随访结果准确性偏倚的影响。 第二,不同研究队列的人群具有显著的异质性,有的研究包含超声结构异常的胎儿,导致 PPV 受到目标人群偏倚的影响。 此外,目前现行的 NIPS 平台大多只能检出≥7Mb 的 CNVs,但还存在大量<7Mb 的有重要临床意义的 CNVs 需要被检出。
5 无创产前筛查在罕见染色体非整倍体筛查中的应用
5. 1 指南建议
目前没有足够的证据推荐或不推荐应用 NIPS 进行胎儿罕见染色体非整倍体(rare autoso⁃mal trisomies,RATs)的筛查(缺乏临床相关证据,不推荐)。
5. 2 解读
RATs 的活产儿非常罕见,产前发现的RATs 通常以嵌合状态存在。 绒毛膜活检(chorion⁃ic villi sampling, CVS) 中 RATs 嵌合体的发生率为0. 6%,其中绝大多数为 CPM。 应用 NIPS 进行胎儿 RATs 的筛查可能会导致更多 CPM 被检出。 CPM可能与胎儿生长受限及其他不良妊娠结局有关,但目前尚无法准确预测。 因此,应用 NIPS 进行 RATs 的筛查,从而识别 CPM,以预测不良妊娠结局这一临床应用还有待商榷。 此外,对 CPM 的检出、监测或干预可能会增加孕妇的焦虑。 因此, ACMG 认为 NIPS 在RATs 筛查中的临床实用性较低。 但筛查还是有可能检出包括真性胎儿嵌合在内的其他染色体异常,对此临床效用的评估还有待进一步研究论证。
6 无创产前筛查检测失败
6. 1 指南建议
在 NIPS 检测中,约有 1%会出现检测失败,目前对于出现这种情况后进一步的处理尚无最佳方案,一定程度上取决于检测失败的原因。 最常见的原因是母血循环中胎儿 cfDNA 比例不足。 约75%~80%的孕妇在较晚的孕周重复抽血可得到检测结果。
6. 2 解读
NIPS 失败的原因主要包括:①血量不足、溶血等标本因素;②cfDNA 在胎儿含量( fetal fraction,FF)低;③和 DNA 提取、扩增、测序等因素相关的试验失败。 其中 cfDNA 在 FF 低是检测失败最常见的原因,一些母体因素,如肥胖、合并自身免疫性疾病、或使用低分子肝素等,与 cfDNA 在 FF 低有关。 有研究发现检测失败的胎儿染色体异常以及不良妊娠结局的风险增加。 ACMG 在 2016 版共识中曾经提出,如果 NIPS 的检测孕周合适,建议对因 cfDNA 在 FF低造成 NIPS 检测失败的病例直接行产前诊断。但最近研究发现 cfDNA 在 FF 低不是胎儿染色体异常或不良妊娠结局的指标,重复采血可能是合理的处理方案,所有 cfDNA 在 FF 低的病例均行产前诊断可能是不合理的。 本版指南提出,SER 发现 1%的 NIPS 会出现检测失败,目前对于检测失败的进一步处理尚无最佳方案,在较晚的胎龄重复行 NIPS,75%~80%可以获得成功。 Qi 等 认为高龄、血清学筛查高风险的高危孕妇,NIPS 检测失败后胎儿染色体异常或不良妊娠结局的风险显著增加,应接受详细的遗传咨询和进一步产前诊断;而低危孕妇检测失败后相关风险并不增加,可以考虑重新采血行 NIPS。 此外,双胎妊娠的 NIPS 检测失败率高于单胎妊娠,这一点应在双胎妊娠行 NIPS 前充分告知患者。
7 无创产前筛查检测前和检测后遗传咨询
7. 1 指南建议
2022 版指南阐述了 NIPS 的咨询原则,准确和彻底的检测前和检测后遗传咨询至关重要。 强调要向患者提供最新的、完整无偏倚的准确信息,提供以患者为中心的个体化咨询。
7. 2 解读
检测前咨询应告知患者:①NIPS 是胎儿染色体异常的检测方法之一;②NIPS 是筛查而非诊断;③NIPS 的筛查范围;④可能获得的检测结果,包括检测失败和意外发现;⑤检测结果的阳性和阴性预测值;⑥对可能出现的异常结果进一步处理的建议;⑦可能会发现既往未知的亲本染色体异常。 阴性结果的检测后咨询应告知患者:①胎儿罹患目标疾病的风险是降低,而非消除;②NIPS 仅筛查特定疾病,而不能降低其他遗传病的风险;③NIPS 不能筛查胎儿结构异常,提供神经管缺陷筛查的建议。 阳性结果的检测后咨询应告知患者:①结果的 PPV;②相关疾病完整无偏倚的介绍;③对于确诊检测的建议;④特别强调,决定终止妊娠之前,需要经过产前诊断确认。
8 无创产前筛查的利与弊
8. 1 指南建议
在妊娠前 3 个月获得筛查结果可以使孕妇安心。 筛查结果阳性时,也有充足的时间进行产前诊断,改变妊娠决策或进行高危转诊。
8. 2 解读
筛查可能造成孕妇的焦虑,但通过适当的检测前/ 后咨询,可以减轻相关的担忧。 NIPS 正在通过技术的进步不断克服其使用中可能对特殊孕妇产生的负面影响。 比如肥胖孕妇检测失败风险增加,虽然多数情况下在更大孕周时重复采血能够获得成功,但仍存在再次检测失败的可能性,如何为类似特殊孕妇提供更高效的筛查,是未来技术发展需要重点突破的方向。NIPS 偶然会检出母体疾病,包括恶性肿瘤。 每100000 例孕妇中有 25 ~ 27 例在妊娠期间患恶性肿瘤,最常见的是乳腺癌。
当 NIPS 结果显示多条染色体非整倍体或常染色体单体,而经产前诊断排除胎儿染色体异常时,母体患恶性肿瘤的可能性最高。但目前还没有关于 NIPS 识别母体肿瘤方面的敏感度或特异度数据,对于 NIPS 提示肿瘤的个体,也缺乏经过验证的临床评估方法。 NIPS 还可能发现母源性基因组异常,目前尚无研究系统评价 NIPS 发现母体基因组变异的临床获益与伤害。综上所述,本次 ACMG 循证实践指南的关键是推荐所有一般风险人群的孕妇应用 NIPS 进行胎儿常见染色体三体(单胎和双胎妊娠)和 SCA(单胎妊娠)的筛查。 NIPS 对 CNVs 的筛查应用还需进一步验证。NIPS 检测前和检测后进行详细的遗传咨询非常必要。