非侵入性胎儿染色体基因检测(下):筛检伪阴性成因?

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非侵入性胎儿染色体基因检测(NIFTY) 是从孕妇周边血液中分析胎儿的游离 DNA,以安全地方式进行胎儿染色体筛检,检验是否具有染色体异常的技术。NIFTY 现今已愈趋普及,部分检测项目准确度可达到与侵入性羊膜穿刺一样的标准,但 NIFTY 属筛检性质,仍有造成伪阳性及伪阴性影响准确度的成因。

上篇文章介绍造成 NIFTY 伪阳性成因主要有 4:限制型胎盘嵌合 、双胞胎消失症候群 、孕妇自身带有染色体异常,或本身罹患癌症。此篇将介绍造成 NIFTY 伪阴的 2 大原因:胎儿 DNA 浓度不足,以及染色体嵌合现象。

  1. 胎儿 DNA 浓度不足

怀孕初期的胎儿游离DNA浓度较低外,根据研究显示人工受孕与母亲的体重过重 (BMI>40) 皆可能增加胎儿浓度不足(<3.5%)的机率。BMI过高的孕妇由于凋亡的母体脂肪细胞会释放 DNA 到血液中稀释原本可测得的胎儿 DNA 比例,进而提升因胎儿 DNA 浓度不足所导致的重抽血机率。

Wang 团队的研究显示,孕妇体重如超过 100 公斤,约有 5% 的孕妇会因胎儿浓度太低而必须重抽血 。再者,虽然双胞胎测得的胎儿 DNA 整体浓度会比单胞胎要高,然而多胞胎妊娠中个别胎儿的平均浓度却相较单胞胎妊娠低,若其中一胎释放的胎儿浓度低于检测极限也有可能有漏检风险。除此之外,孕妇怀孕过程的并发症与特殊情况,如维生素 B12 缺乏、双胎消失症候群、自体免疫疾病,及接受肝素治疗等皆可能导致胎儿浓度不足。

由于上述情况可能干扰 NIFTY 检测的定序与数据分析过程,临床统计约有 0.3%~5.4% 机率会因此无法具有效结果 (no-call results) 。

  1. 染色体嵌合现象(Mosaicism)

上述提到 NIFTY 主要为胎盘 DNA 的检测,若胎盘本身为镶嵌型或无法完全反应胎儿染色体组成,除了伪阳性外也可能导致伪阴性的发生。导致伪阴的染色体嵌合现象最典型为胎盘正常而胎儿异常的真性胚胎嵌合体(True Fetal Mosaicism,TFM)或称胚胎特异性嵌合体(Confined Fetal Mosaicism,CFM)。

NIFTY 对胎儿镶嵌型染色体异常的检出率由胎儿浓度及镶嵌比例而定,胎儿浓度或镶嵌比例越高会提升镶嵌型异常的检出率,则个案才有机率可被筛检出。研究显示,NIFTY 无法检测到低于 30% 的胎儿镶嵌(意即随机每 100 个细胞中,仅存有 30 个或以下为异常细胞,其余 70 个或以上为正常细胞),主要是因低比例的染色体异常无法有效释放到母血中,若胎儿浓度又低,经 NGS 定序后可能因讯号过低无法正确判读,进而导致漏检(伪阴性)的发生,这也是为什么 NIFTY 技术发展至今,在临床上仍无法进行侦测染色体镶嵌型异常。染色体嵌合导致的NIFTY 伪阴性及伪阳性机制有不同情况,详见下图。

图一、染色体嵌合现象(Mosaicism)影响 NIFTY 检测结果的机制(引用自 Samura et al, 2020)

精卵结合后,染色体正常的受精卵在反复细胞分裂过程中可能会出现染色体异常。由上图可见,胎儿 A 呈现所有细胞都正常的情况。当染色体分裂二到四次即将进入桑椹胚阶段发生倍数异常,胎盘跟胎儿本身都可能会有倍数异常的细胞,胎儿 B 即为标准的镶嵌型异常。

胎儿 C 在桑椹胚阶段之前为正常,但后续于滋养外胚层发生染色体异常,使染色体异常细胞侷限于胎盘中发展,这种现象即为限制型胎盘嵌合 (伪阳性)。胎儿 D 则是所有染色体异常的细胞都分布到胎盘,导致胎盘异常,但实际为胎儿正常(伪阳性)。最后,若内细胞团发生镶嵌异常但滋养外胚层仍为正常,就会发生真性胚胎嵌合体(TFM),即胎盘正常但实际为胎儿异常(伪阴性)。

随着检测技术的快速发展并与临床应用的迅速结合,研究单位皆是为了让准妈妈们能更安全且准确的进行产前检测,以确保宝宝的健康为目标。但正因检测日新月异,且不同检测技术可侦测的疾病成因、面相不尽相同,因此准爸妈们在施作任何一项检测前,若有任何疑虑或不了解,务必先与专家咨询,以充分了解自己进行的各项检测目的与检测侷限,透过专业医疗人员提供分析结果的临床意义解说与相关咨询。

由于科技与检测发展的步伐往往优先于法规的制定,当国际的检测标准与法规未臻完备前,多方咨询、比较各检测实验室所能提供的检测项目与技术侷限,才能给每个即将到来的宝宝最全面的保障,也能减缓为人父母心情上的紧张与担忧。

撰文 / Eleen Khoo

延伸阅读:非侵入性胎儿染色体基因检测(上):筛检伪阳性成因?

参考资料:
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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