從母血中分離純的單個胎兒細胞用于細胞性無創(chuàng)產(chǎn)前檢測
在產(chǎn)前護理中，有時需要獲取胎兒 DNA 以檢測發(fā)育中的胎兒是否患有遺傳疾病。常規(guī)的產(chǎn)前診斷方法如絨毛取樣 (CVS) 或羊膜腔穿刺術(shù)具有應(yīng)激性和侵入性，有自然流產(chǎn)的風險。而在妊娠早期，母體血液循環(huán)中可以發(fā)現(xiàn)一些來自胎兒的細胞。從母體血樣中分離這些胎兒干細胞是取代傳統(tǒng)程序的一種有利方法，此舉可以實現(xiàn)低風險的非侵入性產(chǎn)前檢測 (NIPT檢測)，同時能夠分離純的完整胎兒基因組（圖 1）。
圖 1.基于細胞的 NIPT (cbNIPT) 與傳統(tǒng)產(chǎn)前診斷方法和無細胞 NIPT (cfNIPT) 的定位示意圖（來自 Singh et al.）。cbNIPT 基于純胎兒細胞，不受母體基因組污染，顯示出與 CVS 等侵入性操作相當?shù)姆治鰪姸取Ｔ摲椒ㄊ且环N基于抽血的檢測，和 cfNIPT 一樣對孕婦的風險和壓力較低。
基于胎兒細胞和無細胞的 DNA 檢測
目前許多國家正在引入基于循環(huán) cfNIPT 分析的 NIPT。然而，該方法的主要難題在于胎兒基因組純度低，這是因為血漿中存在大量母體 DNA 以及 DNA 片段。因此，cfNIPT 往往難以可靠地檢測胎兒基因組中的非典型染色體畸變。要解決這一問題，我們可以從母體血液中分離出純的完整胎兒細胞，并對全基因組擴增的胎兒 DNA 進行遺傳分析。
胎兒單細胞分離的挑戰(zhàn)和解決方案
母體血液中循環(huán)的胎兒細胞數(shù)量極少：每毫升血液中只有 1-2 個胎兒細胞。因此，從母體血液中回收足夠數(shù)量的純胎兒細胞用于下游遺傳分析具有一定的技術(shù)難度。要實現(xiàn)這一點，需要高效的上游富集，使用足夠的細胞類型特異性標記進行檢測，并通過極其特異、精確和溫和的方式分離單細胞，從而最大限度地減少稀有細胞的損傷和丟失。通過基于 CellCelector 的胎兒細胞分離工作流程，可以快速且高精度地檢測富集血液樣本中的稀有細胞并溫和地回收單個胎兒細胞（圖 2）。
圖 2.使用 CellCelector 全自動無損細胞分離系統(tǒng)從母體血液中分離單個胎兒細胞并進行遺傳分析的典型工作流程。CFC：循環(huán)胎兒細胞；CMA：染色體微陣列分析；NGS：新一代測序。
圖 3.按照圖 2 中描述的工作流程，使用 CellCelector 檢測胎兒細胞的示例。藍色：DAPI；綠色：胎兒細胞特異性抗體混合物 [圖片由 Arcedi Biotech 提供]
圖 4.CellCelector 系統(tǒng)自動保存的挑取前和挑取后圖像示例。單細胞挑取效率：可達到100% [圖像由 Arcedi Biotech 提供]。
基于細胞的 NIPT 在臨床中的應(yīng)用
基于 CellCelector 平臺的新型 cbNIPT 方法的靈敏度和準確性均已得到證實，我們的客戶 ARCEDI Biotech 已經(jīng)于 2018 年 5 月將該檢測方法引入丹麥中部地區(qū)的產(chǎn)前檢查中。在孕早期聯(lián)合篩查中確定為“高風險”(> 1:300) 的女性現(xiàn)在有機會在基于細胞的非侵入性檢測、無細胞NIPT或常規(guī)侵入性檢測之間做出選擇。新的 cbNIPT 方法可確保達100% 識別，即在所有情況下均可檢測和分離出胎兒細胞（圖 5）。每份樣本平均鑒定出 12.8 個胎兒細胞。下圖顯示了一個典型的分離后胎兒細胞圖庫，以及使用此方法檢測到的染色體畸變示例。目前開發(fā)的 cbNIPT 技術(shù)可以檢測非整倍體、微復制、不平衡結(jié)構(gòu)重排和mosaic 病例，并且可以識別 > 10Mb 的亞染色體畸變（圖 6）。最終目標是為所有孕婦提供篩查檢測。
圖 5.從母體血液中富集并檢測到的頸項透明性增強的男性胎兒細胞（滋養(yǎng)層細胞）（來自 Vestergaard et al.）。細胞用 DAPI（藍色）和胎兒細胞特異性抗體混合物（綠色）染色。富集后使用 CellCelector 檢測和分離單個胎兒細胞，然后進行 WGA 和 aCGH 分析。證實 21 號染色體非整倍體的結(jié)果如圖 6 所示（病例 1）。
圖 6.?5例細胞遺傳學異常的 aCGH 分析示例。1：21 三體；2：13 三體（mosaic）；3：2 三體（mosaic）；4：21 部分三體（12.4-Mb復制）；5：不平衡易位，包括4p染色體上的31-Mb缺失和8p染色體上的30-Mb復制（圖來自Vestergaard等人）。在進行侵入性檢測之前，所有的母親血液樣本都被收集用于cbNIPT，并進行盲篩。
相關(guān)參考文獻
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