摘要
这篇由北京协和医院团队撰写的综述系统回顾了产前筛查与诊断技术从细胞遗传学到分子时代的整体变迁。核心脉络可以概括为:检测目标从大片段染色体异常逐步扩展到拷贝数变异、单基因病和单亲二体,技术手段从生化筛查、核型分析向游离DNA检测、染色体微阵列分析和外显子测序演进,同时伴随产前诊断指征的重新定义和临床理念的深刻变化。
1. 在产前筛查方面:文献将发展历程划分为几个阶段。最早是针对开放性神经管缺陷的母血清甲胎蛋白筛查,始于20世纪70年代,但后来逐渐被超声筛查所替代。随后是针对21、18、13三体的母血清学筛查,从1984年发现甲胎蛋白降低与21三体相关开始,陆续纳入人绒毛膜促性腺激素、未结合雌三醇、抑制素A等指标,形成了中孕期二联、三联、四联筛查方案。进入90年代,早孕期颈部透明层测量与妊娠相关血浆蛋白A、人绒毛膜促性腺激素联合筛查使检出率提升至86%左右,早中孕期整合筛查在5%假阳性率下检出率可超过90%。我国从1998年前后逐步开展中孕期血清学筛查,2010年原卫生部颁布技术标准,标志着这一模式成为国内最广泛的服务模式。从2011年起,基于母血浆中胎儿游离DNA的无创产前检测迅速整合进入筛查体系。大规模研究和荟萃分析显示,游离DNA检测对21、18、13三体的检出率分别达到99,7%、97.9%和99.0%,成为目前最敏感的筛查手段。我国通过专家共识和技术规范,将其明确定位为筛查技术而非诊断技术。此外,随着二代测序技术的发展,扩展型携带者筛查已在国际上用于筛查数十至数百种单基因遗传病,使某些疾病的发病率大幅下降,但国内由于缺乏基于中国人群的前瞻性研究和行业共识,尚未在临床常规开展。
2. 在产前遗传学诊断方面:文献将技术演进分为三个阶段;第一阶段是细胞遗传学诊断,即以G显带核型分析为代表的传统方法,从20世纪70年代一直延续到2010年左右,至今仍是金标准,但需细胞培养,耗时十到十四天,分辨率仅能检出十兆碱基以上的片段改变。第二阶段是细胞分子遗传学诊断,主要包括荧光原位杂交和荧光定量PCR,用于快速检测13、18、21及性染色体的数目异常,1~3天可出结果,与核型分析的一致性在99%以上,但只能针对特定靶点,无法提供全基因组信息。第三阶段是分子遗传学诊断,以染色体微阵列分析和外显子测序为代表。染色体微阵列分析可在全基因组水平扫描,检出小于一百千碱基的拷贝数变异,无需细胞培养,自动化程度高。对于核型正常但超声发现胎儿结构异常的病例,染色体微阵列分析可额外增加约6%的诊断率;即使超声和核型均正常,仍可检出约1.7%的致病性拷贝数变异。2013年美国妇产科医师学会指南和2014年国内专家共识均推荐,对于产前超声结构异常的病例应行染色体微阵列分析。外显子测序进一步将检测推进到单碱基水平。两项发表于2019年《柳叶刀》的大样本前瞻性研究表明,在核型分析和染色体微阵列分析均无阳性发现的情况下,全外显子测序可额外检出10%到12.5%的单基因变异。2020年美国医学遗传学与基因组学学会正式推荐,对超声发现胎儿结构异常且核型分析和染色体微阵列分析结果正常的病例,应进一步行外显子测序。
3. 在产前诊断指征的变迁方面:文献重点讨论了三个问题;第一是孕妇高龄。传统上,高龄是侵入性产前诊断的重要指征,并写入我国母婴保健法。但近年研究发现,21、18、13三体的发生率虽随年龄增加,但游离DNA筛查在高龄孕妇中阳性预测值很高,例如40岁时对21三体的阳性预测值可达91%~99%。而性染色体非整倍体和致病性拷贝数变异的发生率与孕妇年龄无关,20岁时胎儿染色体异常的联合发生率已高达1/122。因此,2020年美国妇产科医师学会指南明确,孕妇高龄不再是产前诊断指征,所有孕妇均可选择游离DNA筛查或直接进行侵入性诊断。第二是超声软指标。过去软指标被视为侵入性产前诊断的重要依据,但实际上只有约27%的21三体胎儿在中孕期超声中能发现结构异常,大多数孤立性软指标对21三体前设风险的校正非常有限。如果游离DNA检测结果为阴性,漏诊21三体的可能性极低,此时软指标的预测价值很有限。但颈部透明层增厚是个例外,需要常规进行遗传学检测。第三是游离DNA检测的意外发现,发生率为0.12%到1.3%,原因包括胎儿染色体异常、局限性胎盘嵌合体和母体拷贝数变异,其中胎盘嵌合体占半数以上。这类意外发现并不少见,必须通过侵入性产前诊断验证并重视妊娠结局随访。
4. 文献最后总结,随着遗传学检测技术的飞速发展,产前筛查和诊断已从传统的细胞遗传学时代全面进入分子时代。以往很多观点被重新评价甚至摒弃,孕妇高龄不再作为产前诊断指征,染色体微阵列分析已成为超声结构异常病例的标准遗传学检测,外显子测序进一步提高了诊断率。每个孕妇都应在充分知情同意的基础上选择筛查或诊断方案,临床实践中要重视检测前后的遗传咨询。
1. 文献明确指出,游离DNA检测对21、18、13三体的检出率显著优于母血清学筛查,美国妇产科医师学会已不再将高龄作为产前诊断指征。这似乎预示着血清学筛查正在从“一线技术”退居“二线选择”。但在我国很多地区,母血清学筛查仍然是主流,游离DNA检测尚未全面普及或纳入医保,游离DNA检测的普及可能尚有较长的路要走。尽管分子技术发展迅速,但我国地域广阔,不同地区的经济水平和医疗资源差异很大,在很多基层医院,母血清学筛查仍然是唯一可行的产前筛查手段。
2. 文献描绘的分子时代对实验室提出了全新的要求,传统血清学筛查的核心技能是生化检测、中位数倍数计算、批间质控和风险校正模型;而游离DNA检测、染色体微阵列分析和外显子测序则是另一套技术体系,涉及文库构建、高通量测序、生物信息学分析和变异解读。在设备投入、人员培训、质控体系建立方面需要筛查实验室提前做好布局
3. 这篇文献清晰地告诉我们,产前筛查和诊断已经全面进入分子时代,检测目标从染色体非整倍体扩展到拷贝数变异和单基因病,技术手段从生化指标和核型分析演进到游离DNA检测、染色体微阵列分析和外显子测序,产前诊断指征也在不断重新定义。这里面的核心问题不是“哪种技术更好”,而是“如何在技术快速迭代的过程中,保持实验室的专业能力、优化检测路径、做好结果解读和遗传咨询,同时尊重不同人群的经济承受能力和医疗资源可及性”。
