从母血中分离纯的单个胎儿细胞用于细胞性无创产前检测
在产前护理中，有时需要获取胎儿 DNA 以检测发育中的胎儿是否患有遗传疾病。常规的产前诊断方法如绒毛取样 (CVS) 或羊膜腔穿刺术具有应激性和侵入性，有自然流产的风险。而在妊娠早期，母体血液循环中可以发现一些来自胎儿的细胞。从母体血样中分离这些胎儿干细胞是取代传统程序的一种有利方法，此举可以实现低风险的非侵入性产前检测 (NIPT检测)，同时能够分离纯的完整胎儿基因组（图 1）。
图 1.基于细胞的 NIPT (cbNIPT) 与传统产前诊断方法和无细胞 NIPT (cfNIPT) 的定位示意图（来自 Singh et al.）。cbNIPT 基于纯胎儿细胞，不受母体基因组污染，显示出与 CVS 等侵入性操作相当的分析强度。该方法是一种基于抽血的检测，和 cfNIPT 一样对孕妇的风险和压力较低。
基于胎儿细胞和无细胞的 DNA 检测
目前许多国家正在引入基于循环 cfNIPT 分析的 NIPT。然而，该方法的主要难题在于胎儿基因组纯度低，这是因为血浆中存在大量母体 DNA 以及 DNA 片段。因此，cfNIPT 往往难以可靠地检测胎儿基因组中的非典型染色体畸变。要解决这一问题，我们可以从母体血液中分离出纯的完整胎儿细胞，并对全基因组扩增的胎儿 DNA 进行遗传分析。
胎儿单细胞分离的挑战和解决方案
母体血液中循环的胎儿细胞数量极少：每毫升血液中只有 1-2 个胎儿细胞。因此，从母体血液中回收足够数量的纯胎儿细胞用于下游遗传分析具有一定的技术难度。要实现这一点，需要高效的上游富集，使用足够的细胞类型特异性标记进行检测，并通过极其特异、精确和温和的方式分离单细胞，从而最大限度地减少稀有细胞的损伤和丢失。通过基于 CellCelector 的胎儿细胞分离工作流程，可以快速且高精度地检测富集血液样本中的稀有细胞并温和地回收单个胎儿细胞（图 2）。
图 2.使用 CellCelector 全自动无损细胞分离系统从母体血液中分离单个胎儿细胞并进行遗传分析的典型工作流程。CFC：循环胎儿细胞；CMA：染色体微阵列分析；NGS：新一代测序。
图 3.按照图 2 中描述的工作流程，使用 CellCelector 检测胎儿细胞的示例。蓝色：DAPI；绿色：胎儿细胞特异性抗体混合物 [图片由 Arcedi Biotech 提供]
图 4.CellCelector 系统自动保存的挑取前和挑取后图像示例。单细胞挑取效率：可达到100% [图像由 Arcedi Biotech 提供]。
基于细胞的 NIPT 在临床中的应用
基于 CellCelector 平台的新型 cbNIPT 方法的灵敏度和准确性均已得到证实，我们的客户 ARCEDI Biotech 已经于 2018 年 5 月将该检测方法引入丹麦中部地区的产前检查中。在孕早期联合筛查中确定为“高风险”(> 1:300) 的女性现在有机会在基于细胞的非侵入性检测、无细胞NIPT或常规侵入性检测之间做出选择。新的 cbNIPT 方法可确保达100% 识别，即在所有情况下均可检测和分离出胎儿细胞（图 5）。每份样本平均鉴定出 12.8 个胎儿细胞。下图显示了一个典型的分离后胎儿细胞图库，以及使用此方法检测到的染色体畸变示例。目前开发的 cbNIPT 技术可以检测非整倍体、微复制、不平衡结构重排和mosaic 病例，并且可以识别 > 10Mb 的亚染色体畸变（图 6）。最终目标是为所有孕妇提供筛查检测。
图 5.从母体血液中富集并检测到的颈项透明性增强的男性胎儿细胞（滋养层细胞）（来自 Vestergaard et al.）。细胞用 DAPI（蓝色）和胎儿细胞特异性抗体混合物（绿色）染色。富集后使用 CellCelector 检测和分离单个胎儿细胞，然后进行 WGA 和 aCGH 分析。证实 21 号染色体非整倍体的结果如图 6 所示（病例 1）。
图 6. 5例细胞遗传学异常的 aCGH 分析示例。1：21 三体；2：13 三体（mosaic）；3：2 三体（mosaic）；4：21 部分三体（12.4-Mb复制）；5：不平衡易位，包括4p染色体上的31-Mb缺失和8p染色体上的30-Mb复制（图来自Vestergaard等人）。在进行侵入性检测之前，所有的母亲血液样本都被收集用于cbNIPT，并进行盲筛。
相关参考文献
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