基于多色荧光数字PCR的胎儿染色体非整倍体无创产前检测新方法研究

Fetal chromosome aneuploidies are common chromosome diseases in newborns, which mainly include trisomy 21, 18, 13 and sex chromosome aneuploidies. Prenatal screening is the most effective way to prevent such diseases. Currently, prenatal screening methods include maternal serum screening combined with ultrasoundgraphic measurement of fetal nuchal translucency, chorionic villus sampling, amniocentesis and next-generation sequencing-based non-invasive prenatal testing (NGS-based NIPT). The maternal serum screening method has high proportion of false positives (about 5%) and relatively low detection rate (50-95%). The invasive chorionic villus sampling and amniocentesis methods may cause 1% abortion risk and intrauterine infection. The NGS-based NIPT is currently the most effective prenatal testing method due to its non-invasiveness and accuracy. However, the test report of NGS-based NIPT can only be received after 1-2 weeks, and it is not cost-effective and not easy to operate in hospital lab. Therefore, how to establish an accurate, low-cost and non-invasive method is the main development trend in the future. In this study, a multiplex fluorescent digital PCR assay for non-invasive prenatal testing of five fetal aneuploidies (trisomy 13, 18, 21 and sex chromosome aneuploidies) will be developed and systemically investigated. This non-invasive method is accurate, reliable, and could meet the control policy of medical fee in medical insurance, so it is expected to become a competitive clinical screening method for the five fetal chromosome aneuploidies.

胎儿染色体非整倍体是新生儿常见的染色体疾病，主要包括21、18、13-三体综合征及X和Y-非整倍体综合征。此类疾病尚无治疗手段，产前筛查是最有效的预防方法。目前，常规的产前诊断方法包括母体血清学筛查结合超声检测（50-95%检测准确性、5%的假阳性率）、绒毛膜活检和羊水穿刺（约1%流产及宫内感染风险）以及基于二代测序技术的无创产前检测。基于二代测序技术方法虽然是一种无创的检测方法，但该方法检测周期长（1-2周出检测报告）、检测费用贵、技术门槛高。综上所述，现有临床诊断方法仍然存在不足之处，建立一种精准可靠、快速简便、低成本的无创产前筛查方法尚未满足，是未来的发展趋势。本研究拟通过自主研发的多色荧光数字PCR平台对染色体非整倍体精准定量的影响因素、可行性及临床适用性进行系统研究，建立一种快速简便、满足医保控费需求，精准可靠的无创产前检测方法，用于5种胎儿染色体非整倍体的早期临床筛查。

胎儿染色体非整倍体是新生儿常见的染色体疾病，主要包括21、18、13、X和Y-非整倍体综合征。此类疾病尚无治疗手段，产前筛查是最有效的预防方法。本研究基于自主研发的5色荧光数字PCR系统开发染色体非整倍体超高重检测方法，是一种新型实用性思路和检测方法。首先，利用数字PCR绝对定量的能力开发了染色体非整倍体异常分析方法。进一步利用统计学方法分析影响定量检测的影响因素及边界条件。然后，通过生物信息分析及引物设计软件开发60重检测体系，从多重扩增可行性和不同比例样本定量准确性方面进行验证，证明基于数字PCR开发染色体非整倍体检测方法的可行性，但针对150重的超高重的定量检测仍然有较大的挑战，是一个长期的研究过程。在研究中申请1项发明专利，检测胎儿游离DNA含量的数字PCR检测试剂盒及其方法，该专利提出一种检测检测游离胎儿DNA含量的方法，可提升染色体非整倍体定量的准确性，为后续研究提供支持。. 此外，我们意识到本研究的前期技术积累在脊髓性肌萎缩症（SMA）的精准检测方面大有可为，SMA是一种常染色体隐性神经肌肉疾病，准确检测SMN的拷贝数对SMA的诊断、疾病严重程度预测、治疗预后至关重要。但一种精准、简单、快速的SMA检测方法还没有报道。首先，本研究建立了基于5色数字PCR平台的SMA检测体系，建立遗传性基因拷贝数变异的检测方法，单管中可同时对SMN1和SMN2基因的第7和第8外显子进行检测。然后，进一步对方法建立的重要参数进行系统验证，包括样本投入量、动态范围及临界值确认等，以评估方法的准确性。最后通过528例临床样本进行临床准确性验证，为检测方法的试剂盒转发提供基础。在此研究中，发表SCI论文1篇，授权发明专利1项。本研究基于数字PCR技术实现SMA多靶标、高准确性、操作简单、检测周期短、样本质量要求低的检测效果，提高SMA的检测质量，帮助患者、帮助国家节省更多的医疗资金。