基于高通量测序的无创产前诊断

1、基于高通量测序技术的无创产前诊断 染色体非整倍体简介 无创产前基因检测背景介绍 无创产前基因检测方法学介绍1. 大规模并行测序法 （BGI, BerryGenomics等）2. 目标区域扩增测序法 （Natera，公司） 小结染色体疾病： 染色体疾病是染色体遗传病的简称。主要是指由于染色体数目、结构异常引起的疾病。其中最为常见的是21三体综合征（T21）、18三体综合征（T18）、13三体综合征（T13）三大染色体疾病。染色体疾病患儿多表现为智力低下、生长发育迟缓等，目前无有效治疗手段，由此给社会造成了沉重的经济负担，对家庭造成的心理负担和精神痛苦更是无法用金钱来衡量。疾病名称 21三体综合征

2、（T21） 18三体综合征（T18） 13三体综合征（T13） 临床特征 先天性智力障碍、生长发育迟缓并伴发多系统畸形 先天性智力低下、宫内发育迟缓、头小畸形、小或高腭、低耳位、短胸骨、手呈特殊握状等 先天性智力低下、宫内发育迟缓、多发畸形、小眼、兔唇、腭裂、前脑畸形、短颈、多指（趾）、头小畸形 发病率 1:600-1:800 1:3500-1:7000 1:5000-1:6000 发病原因 21号染色体三体 18号染色体三体 13号染色体三体 出生缺陷的社会压力现有的产前检测技术现有的产前检测技术检测技术孕周描述血清学筛查1113周1420周5%假阳性20%40%漏诊率颈项透明带（NT）检测

3、1114周5%假阳性20%40%漏诊率绒毛取样1013周1%3%流产率羊水穿刺1621周0.5%1%流产率脐静脉穿刺2028周0.5%1%流产率无创DNA产前检查1226周无流产风险准确率99%金标准：核型分析基于高通量测序的产前诊断外周血肿瘤游离DNA孕妇外周血胎儿游离DNA2021-12-262021-12-26游离DNA的发现高通量测序-定量-定性无创伤产前诊断2021-12-26基于高通量测序的产前诊断1.全基因组低覆盖度测序2.目标区域测序-基因分型2021-12-26数据分析： Base Calling以后得到36bp的短片段 利用Pipeline软件比对每条短片段分别属于几号染色

4、体 统计各条染色体的读段数，计算21号染色体（胎儿+母体）在所有染色体读段数中所占的比例 利用SigmaStat统计学软件计算得出诊断结果无创方法学示意2021-12-26发表的无创产前文章证明性研究Chiu RSparks A et al,AJOG,2008 WK et al,Proc Nati Acad Sci,2008Fan Hc et al, Nati Acad Sci,2008Chiu RWK et al,Clin Chem,2010Sehnert AJ et al,Clin Chem,2011大规模验证性研究Chiu RWK et al, BMJ,2011Ehrich M et a

5、l,AJOG,2011Palomaki GE et al, Genet Med 2011Bianchi DW et al,Obstet Gynecol 2012Norton ME et al,AJOG,20122021-12-26大规模平行测序法-关键点-文献解读1.游离DNA的提取-建库2.多少覆盖度的测序才能将非整倍体准确分离3.胎儿游离DNA在母血中所占的比例4.测序的gc 偏向性5.需要的阴性样本质控量6.在不同的平台上的实现（illumina-life)2021-12-26游离DNA的提取-建库将游离DNA最大程度的提取2021-12-26测序所需的reads数成本准确度2021-1

6、2-26胎儿游离DNA在母血中所占的比例 real Depth coverage Ideal Depth coverageGC-biassequencing biases in GC-rich and GC-poor regions with high-throughput sequencing technologies gc矫正法的流程50kb切割基因组计算50kb内gc%含量计算50kb内的reads数Loess 标准化处理计算校正后的reads数计算校正后的z值2021-12-26gc校正的效果2021-12-26需要多少阴性样本库做质控？After 100,sd of GR is be

7、coming stable2021-12-26可改进的方向：1.富集胎儿游离DNA2.改善基因组扩增不均一性3.精确定量cfDNA的含量2021-12-261.母血离心分母血离心分离离2.染色体提取染色体提取3.高通量测序高通量测序4.生物信生物信息息5.结果判断结果判断基于目标区域的基因分型方法2021-12-26基于目标区域的基因分型方法10000多个SNP位点多重pcr目标区域测序2021-12-26构造了一个贝叶斯推断模型基于目标区域的基因分型方法2021-12-26为何需要低风险的研究？目前的研究主要是集中于高风险的妇女。胎儿循环DNA的含量在这部分人群中的含量是比较高的。因此这种检

8、验的方法对低风险的妇女是不够健壮的。2021-12-26为何需要低风险研究？我们知道我们知道有些事情，我们知道我们不知道有些事情，也有一些事情，我们不知道我们不知道2021-12-26未来：胎儿全基因组测序无创产前诊断的延伸2021-12-26未来：胎儿全基因组测序2021-12-26观察状态隐藏状态隐马科夫模型（hidden makov model)无创产前诊断的另一个方向方向方向原理原理优势优势缺点缺点血液游离DNA基于高通量测序技术操作简单，准确性高目前只有21,13,18非整倍体比较成熟母外周血胎儿游离有核红细胞基于细胞捕获技术无母源dna干扰，诊断项目更多，更快更便宜红细胞分离比较少，对后期诊断技术要求比较高32无创产前诊断的另一个方向2021-12-26高通量测序生物信息分析遗传学无创新生儿疾病筛查无创非整倍体筛查2021-12-26外周血游离DNA已经是一个领域2021-12-26thanks for attention金标准：核型分析金标准：核型分析2021-1