胎儿游离DNA浓度的临床意义

邓泽桦 刘维强*

（1.深圳市龙岗区妇幼保健院汕头大学医学院龙岗妇幼临床学院，广东深圳，518172；2.中山市人民医院，广东中山，528400）

国卫办妇幼发［2016］45号文对基于孕妇外周血胎儿游离DNA的无创产前筛查技术（non-invasive prenatal screening，NIPS）的质量控制指标有明确规定：21三体综合征检出率不低于95%，18三体综合征检出率不低于85%，13三体综合征检出率不低于70%，复合阳性预测值不低于50%，由于凝血、溶血、DNA质量控制不合格等标本原因造成的检测失败率不超过5%［1］。

NIPS临床应用中不可避免地存在检测失败的现象。有研究表明，不同的检测方法导致的NIPS失败率不一。国内外实验室普遍采用的大规模平行测序方法进行NIPS检测时约有1%到3%的孕妇会因各种因素无法获得筛查结果导致检测失败［2-4］，其中胎儿游离DNA（cell free fetal DNA，cffDNA）浓度过低是一个重要的原因［5，6］。因为cffDNA浓度过低而检测失败的孕妇，她们的胎儿发生染色体非整倍体的概率要比普通孕妇人群显著升高（6.5%对0.2%），同时，NIPS检测失败的孕妇人群更易发生子痫前期（11%对1.5%）和妊娠期糖尿病（23%对7.5%）等妊娠期并发症［7］。因此关注异常cff DNA浓度对NIPS的影响及其与妊娠期并发症的关系，对于明确胎儿发生染色体非整倍体风险及预测孕妇本人的妊娠并发症风险有着重要的作用。

本期专刊我们邀请了国内多家开展了NIPS筛查的产前诊断中心就cffDNA的产生机制、计算方法、低浓度cffDNA对NIPS筛查结果的影响、NIPS检测失败潜在的胎儿非整倍体风险以及与妊娠期并发病的关系等进行汇总综述和专题笔谈，以期帮助从事NIPS筛查以及遗传咨询的临床医生、实验室人员更深入了解cffDNA的临床意义。

1 cffDNA浓度的临床检测限

cffDNA浓度亦称为胎儿分数（Fetal fraction，FF），是母体血浆中来自胎盘的cffDNA占总cf DNA的百分比。如果胎儿为非整倍体，则来自胎儿的那条额外的染色体也释放cffDNA到母体血浆中，导致该条染色体总cffDNA量相比正常胎儿要高。通过测定血浆样本中足够浓度的cffDNA，可以较准确的分析出胎儿是否存在非整倍体风险。

目前国内开展NIPS筛查有多种技术平台，为保证NIPS技术对目标染色体的检出效率，尽管技术方法、原理不相同，他们对cffDNA的最低浓度要求基本相同，以保障有足够的胎儿游离DNA片段可以用于分析，如纳米球测序平台要求cffDNA最低浓度≥3.5%、边合成边测序平台≥4.0%、半导体测序平台≥4.0%［8］。FF越大，区分整倍体和非整倍体妊娠的效能就越好。相反，如果FF过低，那么异常染色体所释放的cffDNA可能被绝大多数的整倍体母体的cf DNA所掩盖，从而导致检测失败甚至导致假阴性结果。

2 cffDNA浓度联合Z-score值对阳性结果的遗传咨询

对目标染色体的cffDNA片段计数，将统计学上有显著差异的结果定义为高风险（通常定义为Zscore≥3）。在非整倍体妊娠中随着FF的增加，检测出的平均Z-score也随之增加。Z值越高，理论上NIPS的阳性预测值（positive prediction value，PPV）也越高［9-11］。研究表明FF与Z值有着较强的相关性［12，13］。国内尹爱华教授团队最新的研究发现FF与NIPS筛查的PPV也有着较高的关联性，特别是对21三体［13］。华西二院的刘珊玲教授团队也证实FF与21三体和18三体的Z值正相关，但与13三体的Z值并却没有相关性［14］。联合FF和Z值分析对NIPS高风险结果遗传咨询时可以提供更精准的遗传咨询意见。例如当FF为30%而Z值只有4点多，FF与Z值出现明显的非线性关系时，此时存在胎盘嵌合的可能性较大，而胎儿也有较大的可能为正常二倍体［15］。

3 低浓度cff DNA的意义

实验室为保证结果准确可信，对FF小于4%或3.5%（不同检测平台不同检测下限）时将报告检测失败。对第一次因FF低而无结果的孕妇大多会隔一段时间后重新抽血再次检测。虽然大约50%到60%NIPS第一次检测失败的孕妇通过重抽血可以获得检测结果［16］，但总体上由于低FF导致的检测失败的孕妇其胎儿发生非整倍性的风险比例要比正常对照群体明显升高2.7%到23.3%［17，18］。

最近通过对27项研究243700例单胎妊娠的数据荟萃分析表明，低FF与胎儿13三体、18三体、X单体和三倍体的风险增加有关，但与21三体无关［19］。尽管如此，仍有不少研究人员在低FF的孕妇后续诊断中检出21三体［20-22］。研究显示，低FF还与各种其他类型胎儿染色体畸变的高风险相关，低FF孕妇的胎儿染色体畸变的绝对发生率约1%至2%［19］。因此，对低FF导致NIPS检测失败的孕妇最好建议进行产前诊断以排除胎儿非整倍体风险。

除了增加胎儿染色体异常的概率，近年来的研究表明低FF还可能与妊娠期并发症或不良妊娠结局相关［22-24］。一些小规模的回顾性队列研究显示，低FF与胎盘相关的不良妊娠结局如妊高征（pregnancy-induced hypertension，PIH）、先兆子痫（preeclampsia，PE）、胎儿生长受限、早产和妊娠糖尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）之间存在关联［25，26］。Bekker等人通过对文献的系统性综述，表明低FF与不良妊娠结局特别是妊娠相关的高血压疾病、早产和胎盘功能障碍相关的胎儿生长缺陷相关［6］。在一项涉及26226名孕妇NIPS检测的研究里，295名孕妇（1.12%）因FF低而初次检测失败。入组的284例初次检测失败孕妇，32.6%经重抽血后仍无法获得结果。与普通孕妇相比，因低FF而检测失败的孕妇群体发生PIH、大于34周发生的PE和GDM的发生率分别为11.2%对5.3%、3.7%对1.9%和14.8%对4.9%，差异均有统计学意义。胎儿染色体畸变和先天性结构异常的患病率分别为1.4%和4.1%，也比正常FF孕妇0.4%和1.7%的比例显著提高［27］。

也有学者对低FF是否与胎儿非整倍体或妊娠并发症相关有不同的结论［28，29］。在对超过20万个样本的全基因组大规模平行测序的NIPS筛查研究中，超过1100名孕妇由于FF低而导致检测失败。重抽血检测后，84.2%获得了结果但并未观察到明显的胎儿非整倍体率升高［28］。在低FF的孕妇中伴随更多的是孕妇体重增加和多胎妊娠率。在重抽血后仍检测失败的低FF孕妇妊娠结局中也并未发现明显的胎儿异常情况。因此，作者认为低FF并不是胎儿非整倍体风险或不良妊娠结局的指标［28］。

尽管低FF在与胎儿染色体异常及预测妊娠期并发症中的价值有待进一步通过大样本研究证实，但对于低FF特别是因此原因而导致NIPS检测失败的孕妇仍有必要加强妊娠期管理。除了要关注其胎儿是否存在染色体异常的风险外，建议孕妇本人重视并预防可能发生的妊娠期并发症。

4 高浓度cff DNA的意义

有研究将高于95百分位的FF定义为高FF。有研究发现，与正常FF的孕妇（FF浓度位于第5到第95百分位）比较，高FF的孕妇分娩小于5个百分位的小胎龄新生儿的几率更大，也可能与自发性早产风险增加有关［29-31］，但也有学者认为高FF与早产或妊娠高血压疾病之间没有显著关联［32］。目前对高FF与妊娠并发症或不良妊娠结局的意义尚不清楚，有待进一步的研究阐明，但总体上要比低FF带给孕妇和胎儿的风险要更小［29］。

随着NIPS及其拓展技术的广泛临床应用，该技术对预防21三体、18三体等出生缺陷起到了非常重要的作用。为确保对目标染色体的有效检出率，FF是一项关键的质控指标。尽管仍需更大样本量的研究证实，但低FF与胎儿染色体异常及孕妇本人的妊娠期并发症的风险是值得高度重视的。临床医生和实验室人员深入了解FF的临床意义，将对低FF可能对孕妇及胎儿产生的风险进行预判并加强妊娠期管理，从而更好地保障母婴健康。