從母血中分離純的單個(gè)胎兒細(xì)胞用于細(xì)胞性無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)
在產(chǎn)前護(hù)理中，有時(shí)需要獲取胎兒 DNA 以檢測(cè)發(fā)育中的胎兒是否患有遺傳疾病。常規(guī)的產(chǎn)前診斷方法如絨毛取樣 (CVS) 或羊膜腔穿刺術(shù)具有應(yīng)激性和侵入性，有自然流產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。而在妊娠早期，母體血液循環(huán)中可以發(fā)現(xiàn)一些來(lái)自胎兒的細(xì)胞。從母體血樣中分離這些胎兒干細(xì)胞是取代傳統(tǒng)程序的一種有利方法，此舉可以實(shí)現(xiàn)低風(fēng)險(xiǎn)的非侵入性產(chǎn)前檢測(cè) (NIPT檢測(cè))，同時(shí)能夠分離純的完整胎兒基因組（圖 1）。
圖 1.基于細(xì)胞的 NIPT (cbNIPT) 與傳統(tǒng)產(chǎn)前診斷方法和無(wú)細(xì)胞 NIPT (cfNIPT) 的定位示意圖（來(lái)自 Singh et al.）。cbNIPT 基于純胎兒細(xì)胞，不受母體基因組污染，顯示出與 CVS 等侵入性操作相當(dāng)?shù)姆治鰪?qiáng)度。該方法是一種基于抽血的檢測(cè)，和 cfNIPT 一樣對(duì)孕婦的風(fēng)險(xiǎn)和壓力較低。
基于胎兒細(xì)胞和無(wú)細(xì)胞的 DNA 檢測(cè)
目前許多國(guó)家正在引入基于循環(huán) cfNIPT 分析的 NIPT。然而，該方法的主要難題在于胎兒基因組純度低，這是因?yàn)檠獫{中存在大量母體 DNA 以及 DNA 片段。因此，cfNIPT 往往難以可靠地檢測(cè)胎兒基因組中的非典型染色體畸變。要解決這一問(wèn)題，我們可以從母體血液中分離出純的完整胎兒細(xì)胞，并對(duì)全基因組擴(kuò)增的胎兒 DNA 進(jìn)行遺傳分析。
胎兒?jiǎn)渭?xì)胞分離的挑戰(zhàn)和解決方案
母體血液中循環(huán)的胎兒細(xì)胞數(shù)量極少：每毫升血液中只有 1-2 個(gè)胎兒細(xì)胞。因此，從母體血液中回收足夠數(shù)量的純胎兒細(xì)胞用于下游遺傳分析具有一定的技術(shù)難度。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要高效的上游富集，使用足夠的細(xì)胞類(lèi)型特異性標(biāo)記進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)極其特異、精確和溫和的方式分離單細(xì)胞，從而最大限度地減少稀有細(xì)胞的損傷和丟失。通過(guò)基于 CellCelector 的胎兒細(xì)胞分離工作流程，可以快速且高精度地檢測(cè)富集血液樣本中的稀有細(xì)胞并溫和地回收單個(gè)胎兒細(xì)胞（圖 2）。
圖 2.使用 CellCelector 全自動(dòng)無(wú)損細(xì)胞分離系統(tǒng)從母體血液中分離單個(gè)胎兒細(xì)胞并進(jìn)行遺傳分析的典型工作流程。CFC：循環(huán)胎兒細(xì)胞；CMA：染色體微陣列分析；NGS：新一代測(cè)序。
圖 3.按照?qǐng)D 2 中描述的工作流程，使用 CellCelector 檢測(cè)胎兒細(xì)胞的示例。藍(lán)色：DAPI；綠色：胎兒細(xì)胞特異性抗體混合物 [圖片由 Arcedi Biotech 提供]
圖 4.CellCelector 系統(tǒng)自動(dòng)保存的挑取前和挑取后圖像示例。單細(xì)胞挑取效率：可達(dá)到100% [圖像由 Arcedi Biotech 提供]。
基于細(xì)胞的 NIPT 在臨床中的應(yīng)用
基于 CellCelector 平臺(tái)的新型 cbNIPT 方法的靈敏度和準(zhǔn)確性均已得到證實(shí)，我們的客戶(hù) ARCEDI Biotech 已經(jīng)于 2018 年 5 月將該檢測(cè)方法引入丹麥中部地區(qū)的產(chǎn)前檢查中。在孕早期聯(lián)合篩查中確定為“高風(fēng)險(xiǎn)”(> 1:300) 的女性現(xiàn)在有機(jī)會(huì)在基于細(xì)胞的非侵入性檢測(cè)、無(wú)細(xì)胞NIPT或常規(guī)侵入性檢測(cè)之間做出選擇。新的 cbNIPT 方法可確保達(dá)100% 識(shí)別，即在所有情況下均可檢測(cè)和分離出胎兒細(xì)胞（圖 5）。每份樣本平均鑒定出 12.8 個(gè)胎兒細(xì)胞。下圖顯示了一個(gè)典型的分離后胎兒細(xì)胞圖庫(kù)，以及使用此方法檢測(cè)到的染色體畸變示例。目前開(kāi)發(fā)的 cbNIPT 技術(shù)可以檢測(cè)非整倍體、微復(fù)制、不平衡結(jié)構(gòu)重排和mosaic 病例，并且可以識(shí)別 > 10Mb 的亞染色體畸變（圖 6）。最終目標(biāo)是為所有孕婦提供篩查檢測(cè)。
圖 5.從母體血液中富集并檢測(cè)到的頸項(xiàng)透明性增強(qiáng)的男性胎兒細(xì)胞（滋養(yǎng)層細(xì)胞）（來(lái)自 Vestergaard et al.）。細(xì)胞用 DAPI（藍(lán)色）和胎兒細(xì)胞特異性抗體混合物（綠色）染色。富集后使用 CellCelector 檢測(cè)和分離單個(gè)胎兒細(xì)胞，然后進(jìn)行 WGA 和 aCGH 分析。證實(shí) 21 號(hào)染色體非整倍體的結(jié)果如圖 6 所示（病例 1）。
圖 6.?5例細(xì)胞遺傳學(xué)異常的 aCGH 分析示例。1：21 三體；2：13 三體（mosaic）；3：2 三體（mosaic）；4：21 部分三體（12.4-Mb復(fù)制）；5：不平衡易位，包括4p染色體上的31-Mb缺失和8p染色體上的30-Mb復(fù)制（圖來(lái)自Vestergaard等人）。在進(jìn)行侵入性檢測(cè)之前，所有的母親血液樣本都被收集用于cbNIPT，并進(jìn)行盲篩。
相關(guān)參考文獻(xiàn)
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