美华盛顿大学研制非侵入性胎儿DNA测序首获成功

2012-07-03

为少数遗传疾病进行的产前诊断通常是用医生从子宫内的液体(羊膜穿刺术)或胎盘组织的一个片段(胎儿绒毛取样)中采集的胎儿细胞完成的

如果能在宝宝还躺在子宫里的时候便读懂孩子未来的医学特征，那又会带来什么样的结果呢?科学家如今向着这一目标——一个充满了治疗潜力和伦理问题的领域——迈出了一大步，通过对采自母亲血液和父亲唾液的脱氧核糖核酸(DNA)进行测序，他们准确预测了一个尚未出生的胎儿的全部基因组。

目前，为少数遗传疾病进行的产前诊断通常是用医生从子宫内的液体(羊膜穿刺术)或胎盘组织的一个片段(胎儿绒毛取样)中采集的胎儿细胞完成的。但是这些方法需要将针头或导管插入子宫或胎盘，从而会导致约1%的流产率。

1997年，目前已在中国香港大学任职的化学病理学家Dennis Lo发现，大约有10%的源自胎儿的无细胞DNA漂浮在孕妇的血液中。在2010年发表在《科学—转化医学》上的一篇论文中，Lo的研究小组报告说，使用足够多的胎儿DNA片段便能够重建胎儿完整的基因组，并且或许能够用这种DNA检测胎儿的遗传疾病，而无需将其暴露在侵入式手术的风险之下。Lo说：“最大的好处是你能够拯救那些即将失去的宝宝。”

但是将血液中的胎儿DNA与母亲DNA区分开来是一个棘手的难题。一个办法是使用母亲染色体对之间存在的细微遗传变异。在大多数情况下，对于一个特殊染色体上的特定遗传序列而言，女性血液中的每个染色体对的变异都是相同的。然而在怀孕的妇女中，作为遗传物质的一部分，她们的孩子仅接受到一个变异，从而导致孕妇血液将包含稍微多一点的变异，这是因为自由漂浮的胎儿DNA所致。

如果母亲遗传变异的模式或单体型是已知的，那么统计学分析就能让研究人员推断出她向后代遗传了怎样的突变。2010年，Lo发现，如果父母双方的单体型都是已知的，则有可能根据怀孕母亲血液中的DNA预测胎儿的基因组。

但美国西雅图市华盛顿大学的基因组科学家Jay Shendure表示：“显示某件事可做与做出某件事之间存在着巨大差异。”

在这项新的研究中，Shendure和他的研究小组对一位怀孕18周半的孕妇血浆中的DNA进行了测定。通过将这种DNA与来自父亲唾液以及母亲血液的基因组测序结果进行比较，研究人员确定出胎儿的DNA序列，并通过计算拼凑出胎儿的基因组。在胎儿出生后将该基因组与测序获得的婴儿基因组进行比较后发现，研究小组预测的准确率超过了98%。

Shendure表示：“这是第一次对一个胎儿进行非侵入性测序。”研究小组在6月6日的美国《科学—转化医学》杂志网络版上报告了这一研究成果。

研究人员同时在第二个更小的胎儿中成功重复了这一试验——该胎儿受孕8.2周，此时母亲血液中的胎儿DNA更少。

这项研究给许多遗传学家留下深刻印象。美国得克萨斯州休斯敦市贝勒医学院的Arthur Beaudet称这项研究是“一项杰出的工作”，并预测“在不久的将来便能够在早期妊娠过程中对胎儿的基因组进行例行测序”。

Shendure表示，改进这项技术从而使其应用于临床可能只需要两三年的时间。他估计，对一个胎儿进行分析的费用约为5万美元。但他同时指出，如果认为所有的数据都能够应用于临床未免过于天真。“有许多突变的影响我们至今尚未搞清。”

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