纽约(基因组网)-产前检测似乎正处于新一轮重大创新的边缘，最近的三份报告证明了非侵入性分离胎儿细胞并分析其DNA畸变的可行性，这是研究人员几十年来一直追求的目标。
开发人员说，从胎儿细胞中检测DNA，而不是从母亲血液中检测细胞游离DNA——目前的无创产前检测(nipt)采用的方法——具有遗传物质不受母亲DNA掺假的优点，使更灵敏地检测出较小的变化，可能在怀孕期间更早。然而，在每个样本中回收足够的胎儿细胞、增加胎儿细胞分离的吞吐量和降低成本方面存在挑战。
目前，几个学术和商业团队正在竞相开发以胎儿细胞为基础的临床检测，最早可能于明年问世。
在一项研究中今天公布的在科学转化医学韦恩州立大学医学院的研究人员表示，他们可以从早在妊娠五周时收集的巴氏涂片中分离出滋养细胞——这是一种起源于胎儿的细胞，并通过下一代定向测序分析它们的DNA。PerkinElmer已经获得了该方法的独家许可，而由开发人员创建的一家名为高级生殖检测的初创公司也在致力于商业检测和应用。
贝勒医学院(Baylor College of Medicine)领导的两个团队采取了不同的方法，专注于来自母亲血液的胎儿细胞。在一个文章发表在产前诊断10月初，贝勒大学的研究人员与西雅图RareCyte大学的科学家合作，证明他们可以在妊娠10周时从母体血液中回收胎儿滋养层细胞，并通过阵列比较基因组杂交(CGH)和NGS分析其DNA。在另一项研究发表在产前诊断上个月，贝勒研究小组和丹麦阿塞迪生物技术公司的合作者表明，他们也可以用不同的方法从母体血液中富集胎儿滋养层细胞，放大它们的DNA，并通过CGH和NGS阵列分析遗传物质。
贝勒大学分子与人类遗传学教授兼主席、两项研究的资深作者Art Beaudet表示，贝勒大学正在进行一项研究，将基于细胞的NIPT与侵入性产前诊断测试(目前的金标准)的结果进行比较，并计划在明年年初公布第一个结果。他的团队还在研究一项临床试验，最早可能在2017年年中启动。他相信，基于胎儿细胞的NIPT最终将取代无细胞DNA检测。他说:“我认为这项测试将在未来200年内在孕妇身上进行。”
此外，基因组网获悉，加州大学洛杉矶分校的研究人员已经使用一种称为“纳米维可牢”的技术，从母体血液中分离出循环的胎儿有核细胞，并计划在不久的将来发表他们的研究结果。
“最终，我认为无细胞DNA和胎儿细胞可以联合使用，以提高非侵入性产前检测的诊断应用的准确性和光谱，”香港中文大学化学病理学教授和医学教授罗志明(Dennis Lo)说，他没有参与这些研究。“它们可以被视为互补的技术。”Lo是基于母体血浆的无创产前检测的发明者之一，也是无细胞DNA方法的革新者。本周，他和他的团队发表了一项研究在美国国家科学院院刊通过对母体血浆DNA进行测序来发现胎儿新创突变。
一个目标，多种方法
为了分离胎儿细胞，韦恩州立大学的研究小组求助于帕帕尼科洛涂片，也就是巴氏涂片。他们用尼龙细胞刷从20名怀孕5周至19周的孕妇的宫颈内膜管底部收集样本，并使用之前发表的一种名为从宫颈滋养层提取分离(TRIC)的协议富集胎儿细胞，该协议依赖于抗hla - g包覆的磁性纳米颗粒。平均而言，他们每个样本收集了近300个滋养层细胞。
然后他们提取滋养层细胞的DNA，初步发现它被大量的无细胞母细胞DNA污染了。在设计出核分离和DNA酶处理方案后，他们获得了纯度在85%到99.9%之间的胎儿DNA。然后，他们使用Illumina公司的ForenSeq平台通过NGS分析DNA，针对所有24条染色体上的59个短串联重复序列和94个单核苷酸变异，实现了100%正确的胎儿单倍型。
韦恩州立大学妇产科副教授、该研究的通讯作者Sascha Drewlo通过电子邮件告诉GenomeWeb，这种方法的优势在于，它可以在妊娠早期进行，比其他方法恢复更多的胎儿细胞，为各种类型的分析提供足够的材料。他的团队目前正在对分离的胎儿细胞进行全基因组测序和“各种其他组学方法”。
Drewlo和他的同事还在开发临床验证试验和基因测试，以比较他们的靶向测序方法与使用羊膜穿刺术和绒毛膜绒毛取样(CVS)的诊断测试。
他们计划将目前的工作扩展到能够同时筛查染色体非整倍体和其他遗传疾病的方法。他说:“我们相信，有了合适的资金和基础设施，我们可以在未来三年内将这项技术推向市场。”vwin德赢ac米兰合作
研究人员已经为分离和使用宫颈滋养细胞用于胎儿诊断和其他应用申请了专利，Drewlo说PerkinElmer已经独家授权了与该方法直接相关的知识产权，并正在开发商业测试。
此外，Drewlo和他在韦恩州立大学的同事Randall Armant创立了高级生殖测试(ART)，该公司正在开发分析分离滋养层细胞的技术，包括基因测试。vwin德赢ac米兰合作ART正在与PerkinElmer密切合作，但也在开发自己的分析和应用，他说。
该领域的专家担心，韦恩州立大学的研究团队从子宫颈提取细胞样本的方法并不是真正的无创性的，可能会增加流产的风险，类似于羊膜穿刺和CVS。然而，到目前为止，情况似乎并非如此，Drewlo说。他说:“我们在实验室里做了450多个病例，与全国平均水平相比，我们没有发现任何异常结果的增加。”他补充说，这些数据将很快公布。
贝勒的团队已经与RareCyte和阿塞迪生物技术公司合作了一段时间提出了初步结果一年前在波士顿的一个产前分子诊断会议上讨论了这些合作。它的产前诊断RareCyte公司的这项研究是第一项使用阵列CGH和全基因组测序从母体血液中检测胎儿滋养层细胞染色体异常的发表报告。
在这项研究中，研究人员收集了几十名怀孕10到16周的妇女的血液，其中许多人都计划进行侵入性诊断测试。他们使用RareCyte的滋养层富集和染色方法分离胎儿细胞，该方法首先通过密度分选分离红细胞，然后通过免疫染色识别滋养层细胞，它们是细胞角蛋白阳性和cd45阴性的。然后将染色细胞转移到载玻片上，使用该公司的CytePicker提取单个滋养层细胞。总的来说，科学家们能够从大多数样本中恢复胎儿细胞，包括染色体非整倍体、染色体缺失的孕妇，以及胎盘嵌合体受限的孕妇。然后，研究人员对DNA进行全基因组扩增，并通过阵列CGH和NGS分析已知异常的样本和几例男性胎儿，以寻找染色体非整倍体，染色体缺失，并确认胎儿性别。
在另一项与阿塞迪合作进行的研究中，贝勒研究小组收集了111名怀孕10至17周的孕妇的血液样本。在溶解红细胞后，胎儿细胞被浓缩，并使用阿塞迪公司拥有美国专利的鸡尾酒抗体进行染色。然后用ALS自动化实验室解决方案公司的CellCelector或RareCyte公司的CytePicker从载玻片上采集胎儿细胞。在全基因组扩增后，研究人员进行了阵列CGH和NGS。
Beaudet告诉GenomeWeb, Baylor继续寻求几种不同的方法来分离胎儿滋养层细胞，并拒绝透露RareCyte和Arcedi的方法是否有彼此的优势。他说，贝勒公司目前正在进行一项临床研究，目前每周从即将进行羊膜穿刺术或CVS的妇女中处理大约5个样本，并将其测试结果与诊断测试结果进行比较。目标是在2017年3月的美国医学遗传学和基因组学学院年会上展示初步数据。
该实验室还专注于增加胎儿细胞的恢复和提高产量。博代特说，目前，研究人员平均每个样本能回收3到4个胎儿细胞，但有时一个也回收不到，他们的目标是每个样本能回收10到15个胎儿细胞。他说，在吞吐量方面，目标是在测试发射时每周能够处理100个样品。
他说，贝勒基因实验室可能最早在2017年夏天启动这项测试，但仍存在“重大的不确定性”。该测试的价格目前也不清楚，不过Beaudet说，它可能会比目前的无细胞nipt稍微高一些，成功发射的上限是3000美元。
他说，贝勒公司还没有就其测试方法申请任何专利，而且除非它选择了阿塞迪公司的浓缩专利来进行测试，否则“我们并不认为，如果我们用目前的方法进行测试，就会侵犯任何人的专利，”他说。
Beaudet注意到，与高诉讼性的无细胞NIPT区域不同，目前在胎儿细胞为基础的NIPT区域周围似乎没有大量的IP，尽管随着该区域变得更加活跃，这种情况可能会改变。
“我认为，关于以细胞为基础的无创产前检测，现在还处于早期阶段，”罗说，并注意到这两个国家报告的病例数量产前诊断论文数量相对较少，且该测试的稳健性需要在多个中心的大规模研究中验证。他还指出，贝勒方法基于图像的步骤可能难以扩展。
但加州大学洛杉矶分校(UCLA)分子和医学药理学教授曾宪荣(Hsian-Rong Tseng)认为，纯胎儿DNA检测结果的阳性预测价值最终可能优于无细胞胎儿DNA检测结果，因为它们的母体DNA背景很大，遗传物质高度碎片化。
他的团队一直在开发一种方法，从母体血液中富集另一种类型的胎儿细胞，即循环的胎儿有核细胞。它使用了一种名为纳米维可搭扣的专利技术vwin德赢ac米兰合作，这种技术使用了热敏芯片，芯片表面有抗体涂层的温敏聚合物刷子和描述了在去年的产前分子诊断会议上。
Tseng说他计划在不久的将来提交他的胎儿细胞NIPT的手稿。他说，总的来说，他的方法能够生成更好的全基因组分析数据，并且比贝勒团队描述的方法有更快的周转时间。