非侵入性胎兒染色體基因檢測(下):篩檢偽陰性成因?

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非侵入性胎兒染色體基因檢測(NIFTY) 是從孕婦周邊血液中分析胎兒的游離 DNA,以安全地方式進行胎兒染色體篩檢,檢驗是否具有染色體異常的技術。NIFTY 現今已愈趨普及,部分檢測項目準確度可達到與侵入性羊膜穿刺一樣的標準,但 NIFTY 屬篩檢性質,仍有造成偽陽性及偽陰性影響準確度的成因。

上篇文章介紹造成 NIFTY 偽陽性成因主要有 4:限制型胎盤嵌合 、雙胞胎消失症候群 、孕婦自身帶有染色體異常,或本身罹患癌症。此篇將介紹造成 NIFTY 偽陰的 2 大原因:胎兒 DNA 濃度不足,以及染色體嵌合現象。

  1. 胎兒 DNA 濃度不足

懷孕初期的胎兒游離DNA濃度較低外,根據研究顯示人工受孕與母親的體重過重 (BMI>40) 皆可能增加胎兒濃度不足(<3.5%)的機率。BMI過高的孕婦由於凋亡的母體脂肪細胞會釋放 DNA 到血液中稀釋原本可測得的胎兒 DNA 比例,進而提升因胎兒 DNA 濃度不足所導致的重抽血機率。

Wang 團隊的研究顯示,孕婦體重如超過 100 公斤,約有 5% 的孕婦會因胎兒濃度太低而必須重抽血 。再者,雖然雙胞胎測得的胎兒 DNA 整體濃度會比單胞胎要高,然而多胞胎妊娠中個別胎兒的平均濃度卻相較單胞胎妊娠低,若其中一胎釋放的胎兒濃度低於檢測極限也有可能有漏檢風險。除此之外,孕婦懷孕過程的併發症與特殊情況,如維生素 B12 缺乏、雙胎消失症候群、自體免疫疾病,及接受肝素治療等皆可能導致胎兒濃度不足。

由於上述情況可能干擾 NIFTY 檢測的定序與數據分析過程,臨床統計約有 0.3%~5.4% 機率會因此無法具有效結果 (no-call results) 。

  1. 染色體嵌合現象(Mosaicism)

上述提到 NIFTY 主要為胎盤 DNA 的檢測,若胎盤本身為鑲嵌型或無法完全反應胎兒染色體組成,除了偽陽性外也可能導致偽陰性的發生。導致偽陰的染色體嵌合現象最典型為胎盤正常而胎兒異常的真性胚胎嵌合體(True Fetal Mosaicism,TFM)或稱胚胎特異性嵌合體(Confined Fetal Mosaicism,CFM)。

NIFTY 對胎兒鑲嵌型染色體異常的檢出率由胎兒濃度及鑲嵌比例而定,胎兒濃度或鑲嵌比例越高會提升鑲嵌型異常的檢出率,則個案才有機率可被篩檢出。研究顯示,NIFTY 無法檢測到低於 30% 的胎兒鑲嵌(意即隨機每 100 個細胞中,僅存有 30 個或以下為異常細胞,其餘 70 個或以上為正常細胞),主要是因低比例的染色體異常無法有效釋放到母血中,若胎兒濃度又低,經 NGS 定序後可能因訊號過低無法正確判讀,進而導致漏檢(偽陰性)的發生,這也是為什麼 NIFTY 技術發展至今,在臨床上仍無法進行偵測染色體鑲嵌型異常。染色體嵌合導致的NIFTY 偽陰性及偽陽性機制有不同情況,詳見下圖。

圖一、染色體嵌合現象(Mosaicism)影響 NIFTY 檢測結果的機制(引用自 Samura et al, 2020)

精卵結合後,染色體正常的受精卵在反覆細胞分裂過程中可能會出現染色體異常。由上圖可見,胎兒 A 呈現所有細胞都正常的情況。當染色體分裂二到四次即將進入桑椹胚階段發生倍數異常,胎盤跟胎兒本身都可能會有倍數異常的細胞,胎兒 B 即為標準的鑲嵌型異常。

胎兒 C 在桑椹胚階段之前為正常,但後續於滋養外胚層發生染色體異常,使染色體異常細胞侷限於胎盤中發展,這種現象即為限制型胎盤嵌合 (偽陽性)。胎兒 D 則是所有染色體異常的細胞都分佈到胎盤,導致胎盤異常,但實際為胎兒正常(偽陽性)。最後,若內細胞團發生鑲嵌異常但滋養外胚層仍為正常,就會發生真性胚胎嵌合體(TFM),即胎盤正常但實際為胎兒異常(偽陰性)。

隨著檢測技術的快速發展並與臨床應用的迅速結合,研究單位皆是為了讓準媽媽們能更安全且準確的進行產前檢測,以確保寶寶的健康為目標。但正因檢測日新月異,且不同檢測技術可偵測的疾病成因、面相不盡相同,因此準爸媽們在施作任何一項檢測前,若有任何疑慮或不了解,務必先與專家諮詢,以充分了解自己進行的各項檢測目的與檢測侷限,透過專業醫療人員提供分析結果的臨床意義解說與相關諮詢。

由於科技與檢測發展的步伐往往優先於法規的制定,當國際的檢測標準與法規未臻完備前,多方諮詢、比較各檢測實驗室所能提供的檢測項目與技術侷限,才能給每個即將到來的寶寶最全面的保障,也能減緩為人父母心情上的緊張與擔憂。

撰文 / Eleen Khoo

延伸閱讀:非侵入性胎兒染色體基因檢測(上):篩檢偽陽性成因?

參考資料:
1. Wang, E., Batey, A., Struble, C., Musci, T., Song, K., & Oliphant, A. (2013). Gestational age and maternal weight effects on fetal cell-free DNA in maternal plasma. Prenatal Diagnosis, 33(7), 662–666.
2. Samura, O., & Okamoto, A. (2020). Causes of aberrant non-invasive prenatal testing for aneuploidy: A systematic review. Taiwanese Journal of Obstetrics and Gynecology, 59(1), 16–20.
3. Gao, Y., Stejskal, D., Jiang, F., & Wang, W. (2014). False-negative trisomy 18 non-invasive prenatal test result due to 48,XXX,+18 placental mosaicism. Ultrasound in Obstetrics & Gynecology, 43(4), 477–478.

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