纽约——香港中文大学的研究人员使用最近开发的长读甲基化测序技术，发现母体血浆中非典型的长无细胞DNA分子可以作为诊断胎儿单基因疾病和母体妊娠并发症的新方法的来源。
报告他们的发现在美国国家科学院院刊研究人员描述了在母体血浆中检测到长达23,635 bp的cfDNA分子，并开发了一种基于单分子甲基化分析的方法，利用这些分子上的CpG位点的丰度来推断其组织起源。
资深作者Dennis Lo在一封电子邮件中说，目前的数据只是第一步——这一概念的证明还需要在更大的样本队列中进一步验证，特别是在单基因疾病的产前检测中。
他在中大的团队计划开始这些研究，如果成功，将提供必要的支持证据Take2，罗康瑞和他的同事们的商业衍生产品，以继续向前发展。尽管他说，单基因NIPD是该公司的目标，但他拒绝就具体计划置评。
尽管NIPT现在无处不在，但在很大程度上仍然局限于用于检测染色体疾病的广泛适用的检测，以及针对已知单基因携带者状态的家庭的疾病特异性检测。然而，诊断的可能性新创随着无细胞DNA技术的进步，胎儿的致病性突变一直是人们的希望。
有可能检测胎儿单基因疾病的方法确实存在，包括之前的方法由罗和他的团队开发．但高成本一直是一个障碍以便广泛使用。
他补充说:“我们一直在寻找可能更具扩展性的方法，我们希望，母体血浆中的长cfDNA能及时为我们提供一种额外的方法。”
贝勒基因(Baylor Genetics)的PreSeek是首批采用标准短读测序的商业产品之一，Natera也以Vistara的名称销售该产品，这是一种针对显性疾病的单基因筛查测试。贝勒和Natera的研究人员最近报道在一组422名孕妇中，该测试确定了所有阳性结果，在随访信息可用的情况下，没有提供假阳性或假阴性结果。
但是Lo说，他和他的团队认为，在进一步扩大对常染色体隐性遗传病的无创产前检测的使用方面，仍有一个未满足的需求，他们希望长cfDNA测序可以帮助解决这个问题。
在PNAS在本周的研究中，他和他的团队使用了他们开发的一种方法，通过PacBio SMRT测序改进DNA胞嘧啶甲基化的检测，他们称之为整体动力学(HK)模型．
研究小组从7名孕妇的样本中发现，超过500 bp的cfDNA分子普遍存在于孕妇血浆中，根据妊娠三个月的不同，比例在15%到32%之间。
根据作者的说法，能够在单分子水平上分析血浆中长细胞游离DNA分子的一个优势是，有可能利用CpG位点的更广泛的普遍性来获得更多的遗传和表观遗传信息。
利用这一优势，该团队开发了一种方法，分析沿着长DNA分子的CpG位点序列的甲基化模式，以确定其组织起源——无论是胎儿还是母体——表明该方法在区分胎儿和母体血浆DNA分子方面具有相对较高的准确性(AUC为0.88)。
这种分化对产前疾病诊断的效用在于能够直接比较相应的母体和胎儿DNA序列中的单核苷酸多态性。
在最初的研究中，父系单倍型信息无法获得，因此研究团队通过对两个母系单倍型之间的不平衡进行定量分析，确定了母系遗传。作者写道，有了双重父母信息，更简单的定性方法将成为可能。
根据该团队的说法，该研究的一个局限性是他们的组织来源分析没有达到100%的准确性。然而，作者写道，使用基于珠的或其他长DNA分子富集技术，该方案可能会得到改进。
“DNA分子越长，它可能携带的CpG位点就越多，”作者写道。
另一个限制是目前太平洋生物科学公司SMRT测序的吞吐量相对较低，作者写道，这是立即临床实施的一个成本挑战。
“尽管如此，”他们说，“我们相信，我们目前的工作证明了大量以前未被探索的无细胞长DNA分子的存在，这将为克服这些技术挑战提供动力。”
该研究还探索了通过长cfDNA分子诊断妊娠并发症的可能性，研究人员能够证明血浆DNA大小和末端基序模式在患有和没有子痫前期的孕妇中是不同的。
作者写道，研究中的小样本量意味着这需要进一步的验证来确认。他们补充说，未来的研究也有必要探索这些片段大小和末端基序流行率的差异是否可以在临床症状出现之前预测子痫前期的发展。
尽管香港中文大学的研究团队采用了他们自己的香港SMRT测序方法，但Lo说，只要所使用的技术“有利于保存和分析[这些]分子”，挖掘这一长串cfDNA的方法可能并不重要。
Lo和他的同事们并没有将他们的研究局限于游离细胞的DNA长度，他们之前已经发表了关于片段模式的研究结果“粗糙度”,而且圆周方向有鉴别胎儿起源的潜力。
在他的电子邮件中，Lo说各种基于cfDNA的生物标记物，包括碎片组模式、长cfDNA分子和其他因素，将“携带附加信息，使我们能够更好地描述生理或病理状况。”因此，该团队继续对潜在的在商业临床产品中使用多个靶点持“开放”态度。