随着经济的高速发展,在生活水平提高的同时,人们的生活压力也日渐增大,加上雾霾等环境污染的加剧和各种慢性疾病发生率的增长,都严重影响了人们的生殖能力,随之而来的不孕不育、胎儿先天缺陷等问题已经成了亟待解决的难题。目前,我国每年新增出生缺陷约90万例,不仅严重影响了儿童的健康,也给整个家庭和社会带来了严重的经济负担。随着人工辅助生殖(试管婴儿)、胚胎植入前遗传学筛查技术(Preimplantation Genetic Screening, PGS)以及产前诊断等生物医学技术的发展和普及,这些问题已经得到了很好的缓解,也为成千上万为此困扰的家庭带来了希望。
无创产前诊断方法(Noninvasiveprenatal test, NIPT)
传统的创伤性产前诊断技术如羊膜穿刺活检、绒毛膜活检、脐带穿刺术和脐血取样法均具有对孕妇造成流产的风险,并可能引起早产、感染、母体免疫反应等并发症。相比较羊膜穿刺等传统诊断方法,无创产前诊断具有以下技术优势:误诊率低、流产风险低、可诊断染色体疾病及多种遗传性疾病。在高通量基因组测序的时代背景下,无创产前检测能以非侵入母体的方式提前预知胎儿健康状况,可判断胎儿是否具有特定疾病的遗传风险,在医学领域的发展前景广阔。
无创产前诊断方法
目前已知妊娠妇女外周血中主要存在两种来源的胎儿细胞,一种是胎盘细胞,如合体滋养细胞和细胞滋养细胞;另一种是胎儿血细胞,如淋巴细胞、粒细胞及胎儿有核红细胞(FNRBCs)等。FNRBCs从妊娠早期(6 周)至分娩持续存在于母体外周血中,12-14周时数量最多,而正常未孕妇女外周血中几乎无FNRBCs。FNRBCs生命周期较短,约为90d ,不会受既往妊娠的影响。FNRBCs 属单核细胞,易从形态学上辨别,而且其含有胎儿基因的全部遗传信息。此外,FNRBCs表达数种特异性抗原,如转铁蛋白受体CD71,CD36,血型糖蛋白A (GlycophorinA,GPA,CD235a),胎儿血红蛋白(HbF,γ、ε、ζ肽链)等,都能作为识别胎儿细胞的标记。基于以上特征,FNRBCs成为用于无创产前诊断的理想研究对象。胎儿有核红细胞(fetalnucleated red blood cells, FNRBCs)
分离纯化FNRBCs的方法
孕妇外周血中血有核红细胞(NRBC)含量极少,大约为2~6个/mL孕妇外周血,所以需要进行富集分离才能进行进一步的基因分析或者诊断。目前较常用的分离纯化胎儿有核红细胞的方法包括:流式细胞分选(FACS),磁珠分选(MACS),密度梯度离心法,电流分离法(CFS),显微操作分离单个细胞法,微流控芯片,亲和素分离法等。
流式检测分选FNRBCs实验流程
1.收集5-10 mL妊娠妇女外周血
2.使用Vacutainer CPT管分离PBMC
3.CD71,CD36,CD235a等FNRBCs表面特异标志物染色
4.Fixation/PermeabilizationSolution进行固定破膜(可选)
5.HbF,PI(或其他核酸染料)等FNRBCs胞内特异标志物染色(可选)
6.流式分析及分选,细胞镜检,分子生物学检测
FNRBCs在产前诊断中的应用
利用FNRBCs可以进行胎儿性别检测和Rh血型诊断,以及很多胎儿相关疾病的诊断,如非整倍体检测(21三体、13三体、18三体综合症),地中海贫血,杜氏型肌营养不良(DMD)以及巨细胞感染等。同时可以对病理性妊娠提前筛查,如胎儿生长受限、胎儿窘迫、子痫前期等,为优生优育和妊娠期健康提供保障。
早期应用较广的基因检测分析方法主要是以特异性染色体DNA探针进行荧光原位杂交(FISH)和PCR。目前基于单细胞测序技术的快速发展,可在分离单细胞的基础上通过MDA或MALBAC技术针对单个细胞的基因组进行扩增,进而利用NGS技术对FNRBCs细胞进行遗传分析,未来可以期待在胎儿出生前提供全面的遗传学咨询。
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