專訪︱NIPT之父盧煜明:無創染色體檢測並不是最後的診斷

2020-12-19 澎湃新聞

盧煜明教授 資料圖

7月13日,虎嗅刊發頭條文章《華大癌變》,將去年在湖南誕生的一名「13號染色體長臂缺失綜合症」男嬰和國內基因檢測上市公司華大基因(300676)聯繫在一起。

男嬰母親描述,醫生曾建議,產婦無需做傳統唐篩,直接做華大基因提供的「無創DNA檢查」,並告知此檢查全面、先進,「準確率高達99.99%」。 根據報導,在多次檢查顯示胎兒多項指標異常的情況下,醫生均認為風險不大。最終,孕婦放棄了去做被認為「高風險致死率和感染率的檢查」的羊水穿刺檢查。然而,悲劇最後還是不幸發生。

撇開華大基因在線下操作過程中是否存在誇大宣傳等不當行為、該染色體疾病是否在華大基因產品檢測範圍內、臨床醫生在產前諮詢診斷方面是否合格,被譽為「產前診斷領域革命性技術」的無創產前基因檢測(NIPT)本身可信度如何?它是否能替代傳統的母血清學檢查、甚至羊水穿刺?帶著這些問題,7月13日,澎湃新聞記者專訪了「NIPT之父」、香港中文大學盧煜明教授。

盧煜明的卓越貢獻為,1997年即發現了孕婦外周血中存在游離的胎兒DNA,這是全世界第一次證明該現象。該重要成果當年發表在全球頂級醫學雜誌《柳葉刀》(Lancet) ,即「Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum」(母親血漿和血清中存在胎兒DNA)。1997年也是盧煜明剛從英國牛津大學回到出生地香港的這一年。

盧煜明現任香港中文大學醫學院副院長、李嘉誠健康科學研究所所長、港科院院士,同時也是英國皇家學會院士、美國國家科學院外籍院士。2016年,盧煜明獲得首屆未來科學大獎「生命科學大獎」,理由是其在基於孕婦外周血中存在DNA的發現,在無創產前胎兒基因檢測方面做出開拓性貢獻。這項工作也為盧煜明摘得2016年的湯森路透引文桂冠獎,該獎項被視為未來幾年諾貝爾獎的「風向標」。

最初,盧煜明利用胎兒游離DNA來檢測胎兒的性別(比如血友病等某些遺傳病是跟性別有關的)、胎兒的血型等。「之後我們就開始問,懷孕的時候很多孕婦做產前診斷,其實是想知道胎兒有沒有染色體異常的疾病,比如唐氏症候群,我們就想看看這個技術有沒有可能去做。」

唐氏症候群,即21-三體症候群,是一種染色體異常疾病,母親或父親的卵子或精子在減數分裂時,第21號染色體未能正常分開,導致胎兒多出一條21號染色體。唐氏症候群患者會有明顯的智能落後、生長發育障礙等,通常具有類似的面孔,臉寬、鼻子癟、眼睛小而上翹,因很像蒙古人種也被稱為「蒙古病」。

最終在2008年,盧煜明團隊發表了如今被廣泛使用的NIPT技術,即用高通量測序技術(NGS)對胎兒NDA進行測序,並分析和評估胎兒發生染色體非整數倍體的風險。「然後我們做了世界上第一個NIPT技術的大型臨床試驗,3年時間做了753個例子,結果發現技術是很準確的,檢出率高達99%。臨床結果在2011年1月發表,然後很多其他的研究隊伍也發表相關文章,和我們的數據是吻合的。」

2011年10月,NIPT技術在美國推出。「剛推出的時候是僅僅做唐氏症候群,隨後又開始做其他染色體異常的疾病,18三體(愛德華氏症候群)、13三體(帕陶氏症候群),後來又有一些實驗室開始做性染色體的疾病,最後推到在全基因組內篩查多種染色體疾病。」

目前,NIPT技術已經上市近7年,進入了全球90多個國家的醫院和診所。

部分公司忽視:檢測前提是胎兒DNA濃度需達到4%以上

NIPT問世以來,眾多逐利者湧入了巨大的產前診斷市場。盧煜明提到,「實際上不是所有的公司、所有的實驗室NIPT做的方法都是一樣的,我想有很多的孕婦或者醫生是不明白這一點的。」

基本的概念源自盧煜明團隊20年前的成果,但具體到各個產品,會有很多細節差異。盧煜明比喻,「就像你去餐廳吃飯,他們所有的材料、做的方法,可能與另外一個餐廳是有一點不同的。」

首先,從全世界來看,目前NIPT有兩種大的方向。「第一個方向就是直接對血漿裡全基因組做隨機但有代表性的排序,另一個大方向是不看全基因圖譜,而是要診斷哪個染色體就看哪個染色體,也就是標靶測序。目前來說,因為做標靶測序可能會便宜一點,所以部分公司用這種方法。」

盧煜明表示,「將來如果把這項技術推廣到看很多不同染色體異常疾病的話,全基因圖譜技術是有優勢的」。另外,隨著基因測序價格越來越便宜,盧煜明認為未來排序價格可能不是最大的問題。

第二個不同點則在於檢測公司是否嚴格執行每個關鍵步驟。「如果你要做產前診斷的話,其中一個最重要的問題是孕婦的血液裡有多少胎兒的DNA,其實每個孕婦都是不一樣的,有些孕婦比較多,有些孕婦比較少一些。」盧煜明提到。

據其介紹,在國外或者中國香港部分的實驗室,檢測人員在做NIPT前,會首先看孕婦血液裡面的胎兒DNA夠不夠做NIPT。「通常這個濃度是在4%以上,才可以給出後面的答案。如果是低於4%,他們就會告訴醫生或者孕婦,對不起,你的樣品裡的DNA不夠我們去做,所以我們不能給你一個答案。也有部分人會選擇等一等,重新再取一個樣品。」

盧煜明團隊此前的研究得出,孕周在10周以上時,有98%的孕婦血液裡的胎兒DNA濃度會大於4%。「因此現在大部分實驗室會在10周以上做這個技術。當然,如果能結合先測胎兒DNA濃度這一步驟的話是最好的。」

「當然你可以想像,也會有部分的公司,只因為要便宜,所以不會做這一個步驟。」在不知道孕婦血液裡面胎兒DNA夠不夠的情況下去做NIPT,造成的後果就是可能會有假陰性情況出現。即假設胎兒是唐氏症候群,但因其DNA在母親血液裡很少,讓檢測結果誤讀為非唐氏症候群。

盧煜明強調,「確實有些公司選擇做這個前提步驟,但有的公司不做,我想最重要的是醫生要知道供選擇的公司是做還是不做這個步驟。然後他要告訴孕婦,比如A公司是做的、B公司是不做的,你要自己選擇,你如果選A可能會有些風險,選B的話可能安全點。最重要的是這個知情權,孕婦的決定要基於有足夠的資料。」

此外,檢測公司還可能在另一個地方降成本從而影響準確性。「NIPT技術是在血漿裡面找DNA去做排序,這其實和我們去做調查問卷是一樣的,我問1000個調查對象還是10000個調查對象,所得到答案的代表性是不同的。如果說你要去很準確地做NIPT,你應該在孕婦的血液裡面去看很多條DNA,比如500萬條、1000萬條、2000萬條等。」

盧煜明提到,其實驗室通常做到3000萬條。「但有些公司如果要把價錢降得很低的話,就會做比較少量的DNA,這樣準確度也會低一些,這涉及到一個統計問題。」

盧煜明認為,一些醫學組織需要定一些指導原則,比如具體規定檢測公司在做的時候至少要做多少條DNA、胎兒DNA濃度等。

「NIPT是一個很好的篩查技術,但不能100%保證」

至於目前有檢測公司在宣傳時稱自己檢出率達到99.99%這一現象,盧煜明表示,「我們目前是不會說檢出率能達到99.99%的。」

盧煜明提到,NIPT做唐氏症候群的話,檢出率比較認可的是在99.3%-99.5%,而在三體-13、三體-18這兩項的檢出率則還要低一些。

但不可否認的是,NIPT仍舊是迄今為止最先進的一項篩查技術,被業內人士評價為「產前診斷領域的一項革命性技術」。

以唐氏症候群為例,傳統的方法為母血清學檢查,即唐氏篩查。早孕期聯合超聲波NT的唐篩篩查染色體異常的檢出率約為70%~80%,中孕期篩查的檢出率約為65%~70%。

盧煜明說,相比於傳統的唐篩,NIPT的檢出率是高很多的。

另外,從假陽性角度來說,NIPT的機會要低10倍。「傳統方法的假陽性機會很高,可能有5%,每20個孕婦去做唐篩的話,有1個會被告知是陽性的,但很大機率這個孕婦的胎兒是正常的。因此很多人還要去做有創傷性的診斷,比如羊水穿刺。」

在傳統方法中,例如早唐中聯合使用的NT,在盧煜明看來還會存在一些人為因素等影響。所謂的NT,即頸部透明帶,是指胎兒11周-13周+6天時頸部的一個透明的液體。醫生會測量NT的厚度,臨界厚度通常是3毫米,NT增厚超過3毫米,胎兒患有染色體問題概率就會變高。

「NT中超聲波這個步驟實際上還要看是誰去做,所以在很多西方國家,他們做超聲波的醫生每幾年就要重新評審他們的技術。」盧煜明提到。

同樣的人為因素問題還存在於羊水穿刺中。羊水穿刺被稱為產前診斷的「金標準」,一般是在孕婦妊娠16-24周時,在超聲波探頭引導下,將一根細長針穿過孕婦的肚皮、子宮壁,進入羊水腔,抽取一些羊水,獲得胎兒自身組織進行染色體檢查。

近年來隨著NIPT技術的普及,羊水穿刺的使用率被降低。盧煜明提供的數據顯示,在一些歐美醫院中,現在羊水穿刺使用的機會降了50%。

這給羊水穿刺帶來了新的問題。羊水穿刺因為是侵入性診斷方式,或有可能造成胎兒流產。「很多說法是這個危險係數是低於0.5%,但這是以前的數字,現在大家要知道一點,隨著越來越多的孕婦做NIPT,醫生做羊水穿刺的機會已經變少,也就意味著醫生羊水穿刺的技術練得少了,這點也要重新考慮。」

因此,盧煜明認為,使用NIPT可替代唐篩,並使得假陽性機會下降,避免不必要的羊水穿刺。但他同時強調,「NIPT僅僅是一個篩查技術,並不是一個診斷技術。這一點必須要告訴孕婦,如果篩查出來不正常的話,還是要考慮做羊水穿刺,而羊水穿刺的診斷準確率是接近100%的。」

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