母体血浆测序目前，美国四家公司——Sequenom、Verinata Health、Ariosa Diagnostics和Natera——正在提供检测胎儿染色体非全倍体的技术，研究人员现在认为，这项技术可以扩展到检测胎儿基因组中的亚染色体缺失和重复。
这种畸变比胎儿非整倍体更少发生，但会导致迪乔治综合征等疾病，其特征是先天性心脏缺陷、学习缺陷、免疫问题、异常面部特征和其他问题。
来自Illumina公司Verinata Health和香港中文大学Dennis Lo的两个独立研究小组(Sequenom从他们那里获得了MaterniT21 Plus非整倍体检测的IP)最近发表了关于检测胎儿DNA亚染色体异常方法的原理证明研究，目前正寻求在更大的人群中验证他们的方法，并最终将其纳入商业测试。
Verinata的研究人员开发了一种方法，使用散弹枪测序，然后将测序片段划分到1兆酶大小的容器中，以确定任何染色体上的表达过多或不足。
Lo团队的方法非常相似，除了测序技术略有不同，而且研究人员在这项研究中测序的深度也较低，因此该方法的分辨率略低。
Verinata CSO Rich Rava告诉记者临床测序新闻该公司目前正在研究如何将这种亚染色体条件纳入商业测试。
该公司目前正在决定将哪些特定的亚染色体缺失和复制包括在内，并验证这些异常的方法，以及确定如何提供测试——是将其纳入非整倍体测试，还是仅在超声检查结果异常时将其作为反射测试。
同样，Lo说，理想情况下，在进一步验证非整倍体测试后，所有高危妊娠都将提供包括非整倍体测试在内的此类测试。然而，他预计这种方法会增加额外的成本，因为它需要更多的测序，所以“一种选择是为有明显超声异常的胎儿提供非侵入性分子核型检测。”
Lo的小组在6例已知微缺失和微重复的病例和8例已知正常病例上演示了其基于测序的核型分型技术。
这项技术发表在《公共科学图书馆•综合》4月，他们以比标准染色体核型分析更高的分辨率识别了所有已知的畸变，Lo说更高的分辨率可以通过更大的测序深度来实现。
使用测序检测胎儿非整倍体需要低覆盖深度的测序，通常约0.5倍的基因组覆盖。为了检测亚染色体畸变，需要更多的测序。在《公共科学图书馆•综合》在这项研究中，研究人员试图获得99%的灵敏度来检测3兆碱基大小的结构变化。为了做到这一点，他们在Illumina HiSeq 2000的流式细胞的一条通道上使用了50个碱基成对的末端测序，平均每个样本产生1.44亿次对齐读取，对应于4.81倍的单倍体覆盖率。
然后，为了识别结构变化，他们使用了分箱方法，将染色体分成2687个1兆酶的箱子，计算每个箱子的基因组表示。
为了称拷贝数变异，Lo的研究小组确定了每个bin的z分数——与称为胎儿非整倍体的指标相同。首先，研究人员使用了8个正常样本来确定每个箱子的z得分和标准偏差。
在评估测试用例时，基因组的正常区域的得分将接近于零。参考区间定义为-3和+3之间的z分数。为了减少误报，研究人员只在三个连续的1 mb的箱子在参考区间外显示z分数时才称之为拷贝数畸变。
研究人员从六个测试案例中证实了这一点新创微缺失有三种，一种新创一个是微复制，一个是遗传的微复制，还有一个是母亲是平衡易位的携带者，胎儿同时有微复制和缺失。该团队没有出现假阳性。
对于所有病例，缺失和重复的大小与其他技术检测到的大小相对应，如阵列cgh，荧光原位杂交，荧光定量PCR。
该小组随后使用计算机模拟来确定他们方法的诊断敏感性，发现当胎儿DNA百分比为5%时，检测3兆酶畸变的敏感性约为96%，但当胎儿DNA百分比为6%时，灵敏度可提高到99%。
要在1兆酶分辨率下达到99%的诊断灵敏度，还需要更多的测序——必须生成大约4.8亿个对齐的reads，相当于基因组的近15倍覆盖率。
Verinata的方法非常相似。该公司去年在旧金山举行的美国人类遗传学学会会议上展示了一张关于它的海报。CSN 11/14/2012)，并在美国人类遗传学杂志．
由于这两种技术非常相似——都依赖于全基因组霰弹枪测序，然后将基因组分成1兆酶大小的箱子——“因此，我们的研究独立地验证了非侵入性地进行产前全基因组分子核型分析的可行性，”Lo说。
然而，他们的鸟枪测序方法略有不同。Verinata使用单端25碱基测序，而Lo的团队使用50碱基配对末端测序。此外，Verinata团队每个样本产生了大约9.6亿次阅读，而Lo团队的阅读量为1.44亿次。
Rava补充说，这种差异与“你可以用什么分辨率来观察整个基因组的拷贝数变异”有关，他说，测序越多，分辨率就越高。
在最初的研究中，Verinata对11名女性的样本进行了测试，这些女性的胎儿都有亚染色体缺失和重复、易位、镶嵌症，还有一例20号三体症，这些都被诊断为中期核型。
该方案能够识别胎儿缺失、重复、易位和20三体，但不能识别4例嵌合体。
与Lo的方法类似，Verinata团队将测序片段划分为1兆酶箱，以确定在特定染色体上的表达过多和不足。
与胎儿中期核型一致，研究小组在6号染色体上发现了38兆酶的重复，在两个单独的样本中发现了7号染色体上300千碱基的缺失，在8号染色体上发现了6兆酶的缺失，在15号染色体上发现了17兆酶的缺失，在17号染色体上发现了19兆酶的缺失，在10号染色体上发现了2兆酶的缺失，在3号染色体上发现了40兆酶的缺失，在X染色体上发现了9兆酶的缺失。
此外，测序技术能够识别中期核型无法识别的畸变。例如，一个样本有不平衡易位，而另一个在7号染色体上有300千碱基的重复。这些额外的畸变都小于1兆酶大小，这表明测序技术可能比中期核型分析有更高的分辨率，这一结果与Lo团队的发现一致。
临床变化
两组的下一步工作将是决定将哪些亚染色体畸变纳入检测，并验证这些适应症的分析敏感性和特异性。
Lo说，虽然每个个体的亚染色体异常都很罕见，但总的来说，大约4%的高危妊娠具有病理性或潜在的临床意义重大的染色体结构异常，而不是常见的全染色体非整倍体或性染色体非整倍体。
他说，将这种检测纳入高危妊娠有助于发现严重的胎儿状况。
例如，三新创微缺失为22q11.2缺失，预示着DiGeorge综合征，这是一种更常见的亚染色体畸变，大约每4000个新生儿中就有一个会受到影响。
Lo说，DiGeorge综合征患者有不同的表现，包括心脏畸形、免疫缺陷、发育迟缓、肾脏问题、甲状旁腺功能减退、听力障碍和其他临床问题CSN．
例如，在他的研究中，有3例22q11.2微缺失的病例在超声上显示出心脏异常的迹象。超声检查还发现胎儿颈部有厚的半透明新创22 q11.2 microduplication。
22q11.2微重复的发病率大约是缺失综合征的一半，Lo说，而且这种综合征往往更温和，但包括发育迟缓、听力缺陷和心脏异常。
虽然22q11.2缺失和重复综合征是已知的综合征，并且通常可能很严重，但病例仍然高度可变。大多数情况下新创但有一个胎儿被发现有22q11.2微复制的遗传形式，但母亲没有任何症状。
Verinata的Rava说，尽管存在这种临床差异，但还是有一些共同的症状。例如，他说，大约40%的迪乔治综合征患者倾向于患有先天性心脏异常，如果这种情况在产前被诊断出来，那么可以在出生后立即开始治疗。
他说，Verinata只会把“医生或患者可以采取行动的东西”纳入测试。
他说Verinata目前正在评估两种不同的亚染色体检测方法:一种是反射检测，另一种是包括在非整倍体检测中。
他说，目前该公司正在与妇产科医生、母婴医学专家和遗传顾问进行沟通，以确定社区的偏好。“这仍然是一个争论，”他说。他说:“一些医生在做非整倍体检测时想要得到结果。”但许多医生更喜欢单独进行检查，例如，如果超声检查发现异常，只检查亚染色体异常。
他说，至少在最初阶段，Verinata可能会在其他地方发现异常的情况下提供这种反射，但“这可能会演变”。
拉瓦表示，该公司尚未确定何时开始提供此类测试。该公司仍在确定哪些条件包括在内，并验证每种条件的分析能力，这将比21三体的过程花费更长的时间，因为这些亚染色体条件更罕见。
此外，他认为这种测试的成本与基于微阵列的侵入性测试相当，约为1000美元。