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非侵入性胎兒染色體基因檢測(NIFTY/NIPT) 的發展

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以往的產前染色體診斷,都必須透過羊膜穿刺術(Amniocentesis)的侵入性檢查,才能精準地檢查胎兒是否具有染色體異常。雖然羊膜穿刺術已經是相當成熟的技術,但卻有2~5‰的流產與感染風險,每200-400名接受羊膜穿刺的孕婦中,就有一名孕婦流產,並不是絕對安全的產檢方法。因此,多年來臨床醫師與研究學者一直嘗試從母體血液當中找尋胎兒的游離細胞,但始終都無法有效地從母血中分離出來自胎兒的活體細胞作為染色體診斷的依據。然而1998年,由香港中文大學的盧煜明(Dennis Lo)教授與劉子建(T.K. Lau)醫師共同合作的研究團隊首度證實:在懷孕7週的孕婦血液中,發現胎兒的游離DNA片段(Cell-free fetalDNA ;cffDNA) ,這些長度大約100-200個鹼基(base pair)的游離DNA片段結構相當脆弱,非常容易被母體內的酵素降解,因此胎兒游離DNA的濃度非常低,在當時的基因定序技術無法有效地做分析與臨床應用,但仍為非侵入性胎兒染色體基因檢測(NIFTY/NIPT)的發展奠定重要基礎。

直到2005年以後,次世代定序(Next-generation sequencing; NGS)的技術逐漸興起,才又為非侵入性胎兒染色體基因檢測(NIFTY/NIPT)的發展重新燃起了新的契機。次世代定序(NGS)的基本原理是將長片段的DNA序列先打斷成數百個鹼基對的長度(通常是200-500bp),接上特定的adapter序列後,在生物晶片上進行橋式PCR的反應將這些片段做數量擴增,接著再進行序列解讀的定序反應,不僅能夠大幅加快定序的速度,更適用於DNA濃度較低,不容易分析的樣品。由於次世代基因定序(Next-Generation Sequencing;NGS)技術的出現,來自香港中文大學的研究團隊發現,運用次世代基因定序(NGS)技術能夠將這些微小的胎兒游離DNA片段完整拼湊並進行基因序列的比對,進而能檢測出胎兒染色體是否具有非整倍體的狀況,稱之為Non-Invasive Fetal Trisomy test (NIFTY)。起源於香港的非侵入性胎兒染色體基因檢測(NIFTY),自2010年起正式進入臨床篩檢應用的階段,針對常見的染色體異常唐氏症(Trisomy 21)、愛德華氏症(Trisomy 18)及巴陶氏症(Trisomy 13)準確度可達到99%以上的水準。截至2014年為止,在全球已經累積超過30萬例的臨床檢測案例。非侵入性胎兒染色體基因檢測(NIFTY/NIPT) ,堪稱是次世代基因定序(NGS)技術應用於臨床診斷上最成功的典範。

參考資料:

  1. http://americanpregnancy.org/prenatal-testing/amniocentesis/

  2. Quantitative analysis of fetal DNA in maternal plasma and serum: implications for noninvasive prenatal diagnosis.Am J Hum Genet. 1998 Apr;62(4):768-75.

  3. Next-Generation DNA Sequencing Methods. Annual Review of Genomics and Human Genetics Vol. 9: 387-402

  4. Clinical application of massively parallel sequencing-based prenatal noninvasive fetal trisomy test for trisomies 21 and 18 in 11,105 pregnancies with mixed risk factors. Prenat Diagn. 2012 Dec;32(13):1225-32.

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