只需2毫升外周血,新一代無創(chuàng)產(chǎn)前診斷技術誕生

只需2毫升的外周血樣滴在特制的芯片上，就可幫助孕婦在孕7周以后檢測到胎兒遺傳信息，實現(xiàn)遺傳異常的診斷。上海仁濟醫(yī)院楊朝勇教授團隊關于非侵入式芯片用于無創(chuàng)產(chǎn)前診斷技術的該項研究成果日前在國際著名的微流控技術雜志《芯片實驗室》（Labonachip，IF=6）在線發(fā)表。該論文的第一作者是仁濟醫(yī)院博士后張惠敏。相對于傳統(tǒng)無創(chuàng)檢測方法而言，該方法具有耗血量少（2毫升）、檢測時間早、基因覆蓋率高、遺傳篩查范圍廣等優(yōu)勢，有望發(fā)展成為新一代的無創(chuàng)產(chǎn)前診斷技術。

眾所周知，孕婦外周血中存在一定數(shù)量的胎兒細胞，這些細胞具有完整的胎兒遺傳物質信息，被認為是最有潛力的產(chǎn)前診斷標志物。然而，這些胎兒細胞應用于無創(chuàng)產(chǎn)前診斷存在含量極其稀少以及背景細胞干擾非常復雜這一瓶頸，通常孕婦的1mL外周血中的胎兒細胞的數(shù)量可能只有1~10個，而紅細胞、白細胞等背景細胞的含量卻十分巨大。

楊朝勇教授所帶領的研究團隊針對這一挑戰(zhàn)性課題，發(fā)展了基于流體力學分離與免疫識別的胎兒細胞捕獲芯片（FETAL-Chip）。該芯片內(nèi)構建了由上萬個表面修飾有抗體的微柱組成的陣列，這些微柱的拓撲結構可以巧妙地避免血液背景細胞與微柱接觸，但卻可促使胎兒細胞高頻率地與微柱碰撞，實現(xiàn)了選擇性“增頻”碰撞效應，從而被大大提高了胎兒細胞被微柱表面抗體捕獲的幾率。該設計有效地結合了胎兒細胞在物理性質及表面標志物方面與背景細胞的差異，實現(xiàn)了胎兒細胞的高效富集。通過對不同孕周的孕婦外周血樣本進行測試，該團隊驗證了FETAL-Chip能夠在孕早期就實現(xiàn)對胎兒細胞的有效分離，并通過特異性Y染色體基因分析的方法，確認了胎兒細胞的來源。相對于傳統(tǒng)檢測方法而言，該方法具有耗血量少（2毫升）、檢測時間早、基因覆蓋率高、遺傳篩查范圍廣等優(yōu)勢，有望發(fā)展成為新一代的無創(chuàng)產(chǎn)前診斷技術。

全國每年大約有近1700萬個產(chǎn)婦，新生兒出生缺陷率大約5.6%。有效控制和預防出生缺陷，用科學的手段保障孕婦順利生育健康的孩子，具有重要的社會意義。

在圍產(chǎn)醫(yī)學的三級防御中，“產(chǎn)前篩查和診斷”是最有效的實施手段。目前產(chǎn)前診斷測試的金標準包括羊膜穿刺術或從胎盤細胞中取樣（絨毛膜取樣），兩者都有誘發(fā)流產(chǎn)風險，而近年來發(fā)展的基于胎兒游離DNA的無創(chuàng)產(chǎn)前檢測技術（NIPT）目前僅僅局限于21、18、13三體的高靈敏篩查。而此次楊朝勇教授團隊新成果的問世，為解決上述問題找到了一種檢測更大范圍遺傳異常的可靠工具，有望為醫(yī)務人員和患者提供了一種更為準確、安全、無痛苦的篩查診斷方法。此外，因為芯片具有檢測便捷和可量產(chǎn)化的特點，該成果有望在未來成為臨床產(chǎn)前篩查的一線方案。

近年來，楊朝勇教授所帶領的研究團隊長期從事生物分析化學與化學生物學研究，在體外診斷、微流控技術、液體活檢、單細胞分析等方向取得了一系列創(chuàng)新性成果。此次《LabonaChip》的論文發(fā)表也標志著其團隊在無創(chuàng)產(chǎn)前診斷這一領域的工作得到了國際同行的認可。據(jù)悉，該課題得到了國家杰出青年科學基金項目及國家自然科學基金重點項目的資助，并得到了上海交通大學醫(yī)學院、仁濟醫(yī)院以及上海市高峰高原學科建設計劃的大力支持。