黃荷鳳院士團(tuán)隊(duì)與博昊基因等單位合作，在Nature Medicine期刊（2022年IF 87.24；2023年IF 82.90）上發(fā)表了一篇名為“Prospective prenatal cell-free DNA screening for genetic conditions of heterogenous etiologies”的文章。該文章報(bào)告了一項(xiàng)前瞻性臨床研究結(jié)果，該研究運(yùn)用了一種創(chuàng)新的無創(chuàng)產(chǎn)前篩查技術(shù)——協(xié)同等位基因靶向富集測序（COATE-seq）。通過分析孕婦血漿中的游離DNA，該技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了在臨床上首次運(yùn)用無創(chuàng)方法全面篩查胎兒遺傳變異，包括單基因疾病和染色體異常等不同類型。在研究中，COATE-seq技術(shù)涵蓋了7種常見的染色體非整倍體、9種微缺失綜合征以及與顯性單基因病相關(guān)的75個(gè)基因。在入組的1,090例高風(fēng)險(xiǎn)妊娠中，成功檢出135例陽性病例，顯示出極高的檢測敏感性達(dá)98.5%和特異性為99.3%。此外，相比于傳統(tǒng)的只關(guān)注染色體疾病的NIPT篩查，COATE-seq技術(shù)在提高致病性遺傳變異的檢出率方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，達(dá)到了60.7%。

本研究是一項(xiàng)多中心前瞻性臨床研究，主要針對(duì)胎兒染色體非整倍體、微缺失及單基因遺傳病，旨在評(píng)估新型無創(chuàng)產(chǎn)前篩查方法COATE-seq的臨床效果與檢測能力。自2021年4月24日至2022年9月10日，共招募了來自全國不同省份的三家醫(yī)院的1191名胎兒遺傳病高危孕婦參與。所有受試者接受了名為NIPT2 Pro的產(chǎn)前細(xì)胞游離DNA綜合性無創(chuàng)三合一篩查，涵蓋了7種染色體非整倍體、9種微缺失綜合征以及75個(gè)與顯性單基因病相關(guān)的基因。在篩選過程中，101名參與者因不符合納入標(biāo)準(zhǔn)被排除。其中，71例因未獲得胎兒胚系變異的確診結(jié)果，15例因母體變異干擾了目標(biāo)基因組的胎兒基因分析，8例因測序深度不足，而7例則因多胎妊娠或樣本污染導(dǎo)致單胎妊娠質(zhì)量控制失敗。

最終觀察到（N=1,090）的孕婦隊(duì)列中，所有胎兒均面臨罹患遺傳疾病的高風(fēng)險(xiǎn)。具體數(shù)據(jù)如下：876例（80.4%）胎兒的超聲波檢查顯示異常；116例（10.6%）母體的血清學(xué)篩查結(jié)果異常；86例（7.9%）標(biāo)準(zhǔn)cfDNA（NIPT或NIPT Plus）染色體篩查結(jié)果為高風(fēng)險(xiǎn)；12例（1.1%）有不良妊娠史，提示胎兒患遺傳病風(fēng)險(xiǎn)的增加。在所有參與者中，cfDNA三合一篩查在135名（12.4%）孕婦中發(fā)現(xiàn)了具有致病性的基因變異，并通過后續(xù)的診斷檢測得到了確認(rèn)。這些變異包括89例非整倍體、9例微缺失和37例單基因變異。值得一提的是，相較于傳統(tǒng)的只關(guān)注染色體疾病的NIPT篩查，引入單基因病同步篩查后，遺傳變異的檢出率提高了60.7%。

此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，通過并行進(jìn)行染色體異常和單基因疾病的產(chǎn)前篩查，我們可以獲得與表型相關(guān)的關(guān)鍵信息。在超聲波檢查發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)異常的876個(gè)胎兒中，有98個(gè)（11.2%）被診斷出存在基因變異。具體分析這些基因變異，我們發(fā)現(xiàn)42例（42.9%）為常見的常染色體非整倍體（T21、T18和T13），13例（13.3%）為性染色體非整倍體，6例（6.1%）為微缺失，37例（37.8%）為單基因病。在所有類型的結(jié)構(gòu)異常中，基因變異診斷的檢出率在淋巴系統(tǒng)異常中最高，達(dá)到36.9%。在這其中，32.6%是由于染色體異常引起的，而僅有4.3%是由單基因致病變異導(dǎo)致的。在骨骼畸形胎兒中，23.5%檢出單基因致病變異，而染色體異常的比例僅為1.2%。值得注意的是，研究中還有13個(gè)未表現(xiàn)出大腦或中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常的胎兒，但仍然檢出了與神經(jīng)系統(tǒng)損傷相關(guān)的致病變異。綜上所述，當(dāng)我們將目標(biāo)單基因病與染色體病結(jié)合起來分析時(shí)，特別是在有胎兒結(jié)構(gòu)異常的孕婦中，基因變異診斷的檢出率顯著增加了60.7%（從61到98）。

妊娠結(jié)局?jǐn)?shù)據(jù)被持續(xù)追蹤至產(chǎn)后6周。在參與了cfDNA三合一篩查和診斷流程的1090名合格參與者中，有623例（57.2%）成功分娩，268例（24.6%）選擇終止妊娠，自然流產(chǎn)的案例有2例（0.2%）。遺憾的是，有197人（18.1%）沒有提供妊娠結(jié)局?jǐn)?shù)據(jù)。這些參與者在一所參與醫(yī)院進(jìn)行了產(chǎn)前診斷，但在后續(xù)的臨床護(hù)理和分娩過程中，他們選擇了其他的醫(yī)療機(jī)構(gòu)。

該研究的重點(diǎn)在于評(píng)估新型的無創(chuàng)產(chǎn)前檢測技術(shù)COATE-seq的效能。因此，我們僅招募了高風(fēng)險(xiǎn)孕婦參與此項(xiàng)研究。盡管cfDNA篩查在檢測非整倍體和染色體疾病方面表現(xiàn)出色，但對(duì)于一些不太常見或復(fù)雜的遺傳變異，其表現(xiàn)仍需進(jìn)一步明確。黃荷鳳院士的研究團(tuán)隊(duì)在文章中強(qiáng)調(diào)，將單基因病納入常規(guī)無創(chuàng)產(chǎn)前篩查規(guī)則的需求日益迫切。為了將cfDNA三合一篩查（NIPT2 Pro）推廣至更廣泛的孕婦群體，我們需要制定更為明確的疾病包含準(zhǔn)則，提出了一種名為“SEPH”的疾病選擇優(yōu)先級(jí)考量體系。

作者指出，在選擇納入的疾病時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮那些表型嚴(yán)重、發(fā)病早、發(fā)病率高且檢測方法性能優(yōu)越的疾病。此外，更細(xì)致的疾病選擇標(biāo)準(zhǔn)，如確定納入疾病的發(fā)病率閾值和表型嚴(yán)重程度的量化指標(biāo)等，將有助于優(yōu)化篩查流程，確保其在臨床實(shí)踐中的實(shí)用性。

總結(jié)來說，這項(xiàng)多中心前瞻性隊(duì)列研究對(duì)cfDNA篩查和診斷性檢測的結(jié)果進(jìn)行了比較，進(jìn)一步證實(shí)了產(chǎn)前cfDNA三合一篩查（涵蓋非整倍體、微缺失和單基因變異等常見遺傳病因）的臨床有效性?？紤]到其結(jié)果的準(zhǔn)確性和檢出率的顯著提升，產(chǎn)前cfDNA三合一篩查被視為一種無創(chuàng)評(píng)估胎兒遺傳疾病風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)秀工具，值得進(jìn)一步探索和臨床應(yīng)用。