文献盘点｜华大单基因病无创产前检测文章精选合集

随着测序技术和无创产前检测的不断发展，无创产前检测(NIPT)范围已从染色体疾病逐渐扩展至单基因病，针对各类单基因病的检测方法也逐渐从靶向扩增聚合酶链式反应(PCR)、微滴式数字PCR(ddPCR)、靶向扩增测序(PCR-NGS)技术逐渐向目标区域捕获测序等技术转化，同时也加快了从科研探索迈向临床应用的步伐。

华大基因一直致力于应用基因检测技术解决临床难题，截至目前，华大已携手相关领域临床专家合作发表无创产前基因检测相关科研论文90篇，其中24篇涉及单基因病无创产前检测。接下来小编就几篇单基因病无创产前检测的文章进行分享。

01

基于人群数据单体型分型的无创产前检测同时检测α-地中海贫血和β-地中海贫血

研究结果

文章基于NIPT的理论基础，通过相对单倍型剂量分析方法构建胎儿的单体型，进而判定胎儿基因型。研究团队开发了一个新的“两步式”方法：PBH-NIPT，用于α-地中海贫血和β-地中海贫血的产前检测。

第一步：基于4356例地贫携带者筛查阳性样本(3363例α-地中海贫血和993例β-地中海贫血)数据库进行训练，结合父母的靶向测序数据来推断父母的单体型；

第二步：由于与遗传单体型相关的SNP在母体血浆中会形成较强背景噪音，研究团队应用了隐马尔可夫模型(HMM) 和Viterbi算法确定胎儿遗传自父母单体型信息，从而判断胎儿是否遗传父母的致病变异。通过此方法，在59对生育地中海贫血胎儿高风险的夫妇中，成功推断出94.1%的胎儿等位基因。

与侵入性产前诊断(例如羊水穿刺)相比，该方法对α-地贫和β-地贫检测的准确率达99.1%。该方法无需借助家系构建单体型，无需复杂实验方法而是基于人群数据实现父母单倍体型构建，检测周期短，检测成本低；可同时检测α-地贫和β-地贫；除地贫外，此方法还具有扩展至检测其他隐性单基因病的可能性，需验证更低频率突变检测性能。

02

通过一种新的无创产前检测方法同时检测胎儿非整倍体、新发FGFR3突变和父源β-地中海贫血突变

研究结果

本研究采用靶向测序和全基因测序结合(TAGs-seq)的方法，对胎儿非整倍体、新发突变或父源突变位点进行无创产前检测。该方法能够覆盖平均深度为1.7x的全基因组区域和大于1000×深度的目标基因区域，其中对全基因组区域的测序数据进行二元假设T-score分析来筛查非整倍体，而在高深度测序的目标区域则通过计算FGFR3 和HBB 基因具体位点的次等位基因频率来分析新发突变和父系突变。

对68例胎儿的检测结果显示，该方法检测胎儿非整倍体和软骨发育不全/致死性骨发育不良新发突变的敏感性和特异性均大于99%；而对于β-地中海贫血高风险的胎儿，检测准确率为66%。综上，TAGs - seq对非整倍体和单基因病的同步检测表现稳定，显示出良好的临床潜力，可考虑扩大测试样本量进行进一步验证。

03

通过母体血浆的靶向捕获测序对致死性骨骼发育不良进行非侵入性产前诊断

研究结果

本研究基于对致死性骨骼发育不良相关的16个基因设计探针，通过高通量捕获测序的方法实现对胎儿新发突变的无创产前检测。此方法通过生信分析母体血浆游离DNA、母方基因组DNA和父方基因组DNA，并采用变异解读策略对胎儿特异性碱基突变来源进行评估，在三例骨骼异常胎儿和两例对照组胎儿的检测中识别了97%的变异，且PPV高达98%。相比于聚合酶链式反应(PCR)和限制性片段长度多态性(RFLP)技术，靶向捕获测序可以同时对多个基因和区域进行检测，具有较高的诊断准确度和扩展性，对于低频突变的无创产前检测具有较好的临床应用价值。

04

基于单体型的母体血浆靶向测序应用于脊髓性肌萎缩症的无创产前检测

研究结果

本研究通过对包含SMN1 基因的28kb编码区及基因上下游3Mb区域共计2011个SNP位点进行目标区域捕获测序，结合父母单体型，对五名脊髓性肌萎缩症(SMA)胎儿进行无创产前检测，最终检测结果和标准诊断测试(多重连接探针扩增，MLPA)结果一致。在相同的测序深度，推断的父系SNP比推断的母体SNP更能准确确定单体型，而错误率随着测序深度的提升而降低。此外，本研究中的方法对目标区域测序深度达到200X以上，相比全基因组测序(WGS)或全外显子组测序(WES)在目标序列区域有更高的测序深度，准确度更高且更具成本效益，可用于大规模的人群筛查。

05

基于直接单体型定相的单基因疾病无创产前诊断

研究结果

该研究招募了40个常染色体隐性遗传病高危家庭，其中包含了MMA家系13个、β-地贫家系12个、PKU家系8个、α-地贫家系5个、ARPKD家系1个以及由GJB2基因致病变异引起的DFNB1A家系1个。使用目标区域捕获方法对目标基因上下游及侧翼区域1Mb内的单核苷酸多态性(SNP)位点进行测序，并对父母的高分子量(HMW)DNA进行靶向linked-reads测序，对母体血浆游离DNA也使用相同的探针进行靶向测序，结合父母单体型利用生物信息算法判断胎儿单体型。该方法成功构建了78个亲本目标基因的单体型，在招募的40个家庭中，无创产前检测成功判断38个胎儿基因型(11个受累，15个携带者，12个正常)，与侵入性产前诊断结果一致率是100%。综上，研究团队证明了靶向linked-reads测序方法可以应用于多种胎儿单基因疾病的无创产前评估，该方法具有成本效益高、无需先证者的特点，可广泛应用于临床。

06

基于贝叶斯和单体型的无创产前检测预测胎儿基因型，诊断单基因疾病

研究结果

本研究使用贝叶斯模型结合单体型分析的方法，利用母体血液中的游离DNA(cfDNA)和父母双方基因组DNA测序数据对整个胎儿基因组进行预测，并验证该方法检测单核苷酸变异、插入和缺失变异的有效性。采用此方法对五例单基因疾病风险较高的胎儿及其父母亲进行分析预测，进而得出胎儿基因型。结果显示，母亲为纯合子和父亲为杂合子的平均预测准确度为96.2%；母亲为杂合子和父亲为纯合子基因的平均预测准确度为96.2 %；母亲和父亲均为杂合子的预测准确度均值为87.2%。这三种情况下，对插入和缺失位点的预测准确度平均分别为94.6%、80.2 %和79.3%。贝叶斯模型与单体型相结合的方法检测致病性变异整体准确率为87.5%，比仅使用贝叶斯进行推断的方法更准确。

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