世界杰青開發出新型產前診斷方法
日期:2010-12-10 15:16:57
只需獲得母親的血液就可對發育中的胎兒進行全基因組篩查,這種全新的非侵入性的產前診斷方法有可能在不久的將來提供給準父母們,為他們的胎兒進行先天性的疾病篩查。
近期香港和美國的科學家們利用這種方法對一個胎兒進行了全基因組篩查以確定它是否遺傳了來自父母的一種罕見的血液疾病。研究人員稱這種方法還可適用于對出生前胎兒進行遺傳性囊腫纖維病、鐮狀細胞貧血和其他先天性疾病篩查。研究論文發表在《科學轉化醫學》(Science Translational Medicine)雜志的網絡版上。
“目前離進入商業應用僅一步之遙,我相信這種情況很快就會獲得改變,”論文的共同作者、美國加州圣地亞哥Sequenom 公司的首席科學顧問Charles Cantor說。
在證實母親的血漿中存在胎兒的DNA片段后,科學家們就致力于開發新的產前DNA篩查方法以取代羊膜穿刺術及其他的產前診斷技術。由于常規的產前診斷方法都是以侵入性的方式獲取發育胎兒的DNA從而提高了孕婦流產的風險。
“盡管我們通過檢測母親血液中的胎兒DNA已經可以鑒別出胎兒的性別和遺傳自父親的其他性狀。但是從母親那里找到胎兒的完全基因組仍然是非常困難的事情,”研究的負責人、中國香港大學的化學病理學家盧煜明說道:“如果母親有兩個不同的等位基因,由于其血液中也會同時存在這兩種等位基因,因而用常規的遺傳檢測方法則無法確定她會將哪個等位基因傳遞給她的孩子。”
盧煜明的研究小組在對一對夫婦進行研究時遭遇了這一難題。這對父母每人都攜帶了一個與血紅蛋白生成有關的不同類型的突變等位基因。由于胎兒是分別從他的父母那里遺傳獲得一個等位基因,這意味著他們的孩子有25%的幾率獲得兩個正常的等位基因,50%的幾率獲得一個錯誤和一個正確的等位基因:還有25%的幾率獲得兩個突變的等位基因,從而導致胎兒患上β地中海貧血。
醫生在妊娠12周的時候采用一種侵入性的方法獲得了胎兒的DNA。同時,盧煜明的研究小組也采集了父母雙方的血液想看看他們是否能夠獲得相同的檢測結果。
研究人員進而對母親血液中的幾百億個DNA堿基對進行了測序,并將它們與父母基因組中的90萬個位點進行了比對。研究人員非常容易地就檢測到母親的血液中有父親的突變出現這表明胎兒已經遺傳了來自父親的錯誤等位基因。為了確定是否母親的突變也進入了胎兒的DNA,盧煜明課題組找到了一種新方法計算母親的健康和突變的等位基因出現在血液樣本中的頻率。
“如果它們以相同的比例存在,那么就意味著這個孩子確實遺傳了來自母親的基因突變。獲得來自父母兩個錯誤的基因將導致胎兒患上β地中海貧血,”盧煜明說。然而檢測結果表明血液樣本中存在更多的健康等位基因,這表明胎兒從母親那里獲得的是正確的基因拷貝,因而不會患上β地中海貧血。直接從胎兒那采集的DNA 結果驗證了盧煜明的結論。
盧煜明課題組稱目前他們已經對94%的胎兒DNA進行了測序。“但是由于胎兒的測序結果是從父母的基因篩查結果中推導出來的,要獲得完整的胎兒基因組就必須比對父母的全基因序列(而非僅僅比對90萬個位點),”盧煜明說。
“我相信通過母親的血液可以實現大部分胎兒基因組的測序,”斯坦福大學的生物工程師Steve Quake說。目前Steve Quake實驗室的研究生Christina Fan也想出了類似的方法通過母親對胎兒DNA進行篩查。他們已經在《Nature Precedings》網站發布了他們的研究成果。
瑞士巴塞爾大學的分子生物學家Sinuhe Hahn稱贊說這項研究預示著“新一代產前診斷技術時代的到來”。
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