只需獲得母親的血液就可對發(fā)育中的胎兒進(jìn)行全基因組篩查，這種全新的非侵入性的產(chǎn)前診斷方法有可能在不久的將來提供給準(zhǔn)父母們,，為他們的胎兒進(jìn)行先天性的疾病篩查,。
近期香港和美國的科學(xué)家們利用這種方法對一個(gè)胎兒進(jìn)行了全基因組篩查以確定它是否遺傳了來自父母的一種罕見的血液疾病。研究人員稱這種方法還可適用于對出生前胎兒進(jìn)行遺傳性囊腫纖維病,、鐮狀細(xì)胞貧血和其他先天性疾病篩查,。研究論文發(fā)表在《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》（Science Translational Medicine）雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。
“目前離進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用僅一步之遙,，我相信這種情況很快就會(huì)獲得改變,，”論文的共同作者、美國加州圣地亞哥Sequenom 公司的首席科學(xué)顧問Charles Cantor說,。
在證實(shí)母親的血漿中存在胎兒的DNA片段后,，科學(xué)家們就致力于開發(fā)新的產(chǎn)前DNA篩查方法以取代羊膜穿刺術(shù)及其他的產(chǎn)前診斷技術(shù)。由于常規(guī)的產(chǎn)前診斷方法都是以侵入性的方式獲取發(fā)育胎兒的DNA從而提高了孕婦流產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn),。
“盡管我們通過檢測母親血液中的胎兒DNA已經(jīng)可以鑒別出胎兒的性別和遺傳自父親的其他性狀,。但是從母親那里找到胎兒的完全基因組仍然是非常困難的事情,，”研究的負(fù)責(zé)人、中國香港大學(xué)的化學(xué)病理學(xué)家盧煜明說道：“如果母親有兩個(gè)不同的等位基因,，由于其血液中也會(huì)同時(shí)存在這兩種等位基因,，因而用常規(guī)的遺傳檢測方法則無法確定她會(huì)將哪個(gè)等位基因傳遞給她的孩子。”
盧煜明的研究小組在對一對夫婦進(jìn)行研究時(shí)遭遇了這一難題,。這對父母每人都攜帶了一個(gè)與血紅蛋白生成有關(guān)的不同類型的突變等位基因,。由于胎兒是分別從他的父母那里遺傳獲得一個(gè)等位基因，這意味著他們的孩子有25%的幾率獲得兩個(gè)正常的等位基因,，50%的幾率獲得一個(gè)錯(cuò)誤和一個(gè)正確的等位基因：還有25%的幾率獲得兩個(gè)突變的等位基因,，從而導(dǎo)致胎兒患上β地中海貧血。
醫(yī)生在妊娠12周的時(shí)候采用一種侵入性的方法獲得了胎兒的DNA,。同時(shí),，盧煜明的研究小組也采集了父母雙方的血液想看看他們是否能夠獲得相同的檢測結(jié)果。
研究人員進(jìn)而對母親血液中的幾百億個(gè)DNA堿基對進(jìn)行了測序,，并將它們與父母基因組中的90萬個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行了比對,。研究人員非常容易地就檢測到母親的血液中有父親的突變出現(xiàn)這表明胎兒已經(jīng)遺傳了來自父親的錯(cuò)誤等位基因。為了確定是否母親的突變也進(jìn)入了胎兒的DNA,，盧煜明課題組找到了一種新方法計(jì)算母親的健康和突變的等位基因出現(xiàn)在血液樣本中的頻率,。
“如果它們以相同的比例存在，那么就意味著這個(gè)孩子確實(shí)遺傳了來自母親的基因突變,。獲得來自父母兩個(gè)錯(cuò)誤的基因?qū)?dǎo)致胎兒患上β地中海貧血,，”盧煜明說。然而檢測結(jié)果表明血液樣本中存在更多的健康等位基因,，這表明胎兒從母親那里獲得的是正確的基因拷貝,，因而不會(huì)患上β地中海貧血。直接從胎兒那采集的DNA結(jié)果驗(yàn)證了盧煜明的結(jié)論,。
盧煜明課題組稱目前他們已經(jīng)對94%的胎兒DNA進(jìn)行了測序,。“但是由于胎兒的測序結(jié)果是從父母的基因篩查結(jié)果中推導(dǎo)出來的，要獲得完整的胎兒基因組就必須比對父母的全基因序列（而非僅僅比對90萬個(gè)位點(diǎn)）,，”盧煜明說,。
“我相信通過母親的血液可以實(shí)現(xiàn)大部分胎兒基因組的測序，”斯坦福大學(xué)的生物工程師Steve Quake說,。目前Steve Quake實(shí)驗(yàn)室的研究生Christina Fan也想出了類似的方法通過母親對胎兒DNA進(jìn)行篩查,。他們已經(jīng)在《Nature Precedings》網(wǎng)站發(fā)布了他們的研究成果。
瑞士巴塞爾大學(xué)的分子生物學(xué)家Sinuhe Hahn稱贊說這項(xiàng)研究預(yù)示著“新一代產(chǎn)前診斷技術(shù)時(shí)代的到來”,。 （生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Sci Transl Med DOI: 10.1126/scitranslmed.3001720
Maternal Plasma DNA Sequencing Reveals the Genome-Wide Genetic and Mutational Profile of the Fetus
Y. M. Dennis Lo1,2,*, K. C. Allen Chan1,2, Hao Sun1,2, Eric Z. Chen1,2, Peiyong Jiang1,2, Fiona M. F. Lun1,2, Yama W. Zheng1,2, Tak Y. Leung3, Tze K. Lau3, Charles R. Cantor4 and Rossa W. K. Chiu1,2
Abstract
Cell-free fetal DNA is present in the plasma of pregnant women. It consists of short DNA fragments among primarily maternally derived DNA fragments. We sequenced a maternal plasma DNA sample at up to 65-fold genomic coverage. We showed that the entire fetal and maternal genomes were represented in maternal plasma at a constant relative proportion. Plasma DNA molecules showed a predictable fragmentation pattern reminiscent of nuclease-cleaved nucleosomes, with the fetal DNA showing a reduction in a 166–base pair (bp) peak relative to a 143-bp peak, when compared with maternal DNA. We constructed a genome-wide genetic map and determined the mutational status of the fetus from the maternal plasma DNA sequences and from information about the paternal genotype and maternal haplotype. Our study suggests the feasibility of using genome-wide scanning to diagnose fetal genetic disorders prenatally in a noninvasive way.
