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NIPT 出生前胎児染色体検査

NIPT (PanoramaTM)

母体血による出生前胎児染色体検査

はじめに

2013年第一三半期にナテラ社は胎児トリソミ―21(ダウン症候群)、トリソミ―18(エドワード症候群)、トリソミ―13(パトウ症候群)、モノソミーX、そして希望がある場合は胎児の性別を検査するための無侵襲的染色体異数性スクリーニング検査、PanoramaTMを開始しました。

この検査は母体の血漿から母体と胎児細胞フリーDNA(cfDNA)を開設するもので、妊娠9週という早期に実施が可能です。

独自の分子生物学および生物情報学的アプローチを用いるこの検査は、従来の無侵襲的スクリーニングやその他cfDNAベースの方法に比べて飛躍的な進歩を遂げており、比類のない感度と特異度を実現しています。
当社は日本で最初にこの優れた点に注目し臨床応用を行っております。

従来のスクリーニング法

トリソミ―21、トリソミ―18、トリソミ―13は最も一般的な三大異数性で合わせて約450生児出生に1人の確率で発生します。

中でも、トリソミ―21が最も多く発生します。最近まで、主なスクリーニングモダリティとして、妊娠第一期に行われる項部浮腫(NT)を測定するための超音波に加え、第一期と第二期に一連の母体血清マーカー検査が行われていました。

トリソミ―21を検出するように設計されたものですが、この統合型のスクリーニング法はトリソミ―13と18も検出しており、NT値の増加(および頸部の嚢胞性ヒグローマとその他の指標)は特定の性染色体異数性と関連付けられています。

しかし、多くの研究において、トリソミ―21の検出率は79%~90%の範囲に留まっており、偽陽性率が5%含まれることが報告されています。ハイリスクのスクリーン結果には、その確認のために絨毛検査や羊水検査などの侵襲的なフォローアップ手順が必要となります。しかしながら、これらの手技には最大1/300の割合で検査のために妊娠喪失が誘発される可能性がある一方、検出率の低さは該当する異数性の子どもの一部が出生まで検出されないままになることを意味します。

さらに、これらの方法は性染色体異常の検出向けに特に設計されたものではないため、それらが高い信頼性で検出されない可能性があります。

母体血中の胎児細胞フリーDNA

母体血漿中で循環している胎児細胞フリーDNA(cfDNA)の特性は、胎児異数性染色体のスクリーニングの新たな方法で、無侵襲性出生前検査(NIPT)を可能にします。

胎児cfDNAは胎盤の関門を通り抜けて母体循環に侵入するため、簡単な母体採血で胎児染色体コピー数を検出でき、進出な診断検査のリスクを回避できます。胎児cfDNAは母体cfDNAによって大幅に希釈され、平均でcfDNA全体の約10%を占めます。


このうち「胎児断(fetal fraction)」在胎週数と正の相関が認められますが、母体の体重との間では負の相関が認められることが示唆されています。

母体血漿から単離されたcfDNAを使用した胎児染色体コピー数の正確な判定には、cfDNAの増幅と後続の生物情報学解析が必要です。現時点で、主な生物情情報アプローチには2つあります。cfDNAベースの検査のほとんどで用いられているのが第一世代の「量的」またはカウント法であり、ナテラ社が用いる第二世代のアプローチは、遺伝子型情報を組み込んでいます。

図1.母体循環における細胞フリー胎児DNA
図1.母体循環における細胞フリー胎児DNA

細胞フリーDNAに基づいた胎児染色体コピー数の検出法

ナテラ社のPanorama検査は、一塩基多型(SNP)を特定的に増幅してシークエンシングし、母体と胎児の遺伝子型間を区別できる唯一の方法です。PanoramaはNext Generation Aneuploidy Test Using SNPs (NATUS ; SNPを用いた次世代異数性検査)と呼ばれる専有の特許取得済みのアルゴリズムを使用しています。

Panorama は母体の白血球を利用して母体のDNAを分離かつ特定した後、この情報を使用して母体遺伝子型を引き算で除外し、より確実な胎児遺伝子型を取得して、胎児DNA断片が4%という低さでも、より高い精度が得られる唯一のNIPTです(図2)。

これは基準染色体を必要としない唯一の方法で、10~14週で約1,500の妊婦に一人の確率で発生すると見られている三倍体性を独自に検出することができます。

図2.Panorama の働き

図2.Panorama の働き

Panoramaは今日利用可能な唯一の無侵襲的出生前検査ではありません。第一世代NIPT法はただ量的な「カウント法」を使用して胎児染色体コピー数を判定するもので、cfDNAにおける母体と胎児の遺伝子型を区別するものではありません。

これらの方法は(トリソミ―がダウン症につながる)染色体21など、対象とする染色体からのシークエンス読み取り値、正倍数体であると推定される基準染色体の相対数を比較します。

このアプローチはトリソミ―21の検出においては生化学的検査や超音波ベースの検査法よりも効果的である一方で、トリソミ―18、トリソミ―13、または性染色体異数体においては効果的でありません。さらに、低胎児DNA断片では精度が劣り、量的検査からの検出率において胎児DNA断片が8%を下回る場合、わずか75%に低下することがあります(表1)。研究によると、妊娠第9週から第14週の妊婦の約1/4において胎児DNA断片が4%~8%しかないことが示されています。

加えて、報告されているトリソミ―13検出時はわずか80%~91.7%であり、モノソミーXは通常検出されたときに報告されるのみです。これら検査のどれも疑陽性率が0.1%~1.1%の範囲で、陽性的中率が高くありません。
Panoramaはこれらの問題はありません。

PANORAMA検査の利用

%胎児DNA断片

カウント法のダウン症感度 Panoramaのダウン症感度
>10% >99% >99%
<10% 91% >99%
<8% 75% >99%

表1:トリソミ―21の感度

Panoramaは妊娠第9週という早期(他の検査よりも早期)に注文でき、簡単な採血と父親からの口腔スワブが含まれます。父親の試料は失敗の可能性を最小化するために1~2%のケースで役立ちますが、結果の精度には影響しないため必須ではありません。

試料収集にはcfDNAを保護する特殊な血液チューブを使用し、室温でカリフォルニア州サンカルロスにあるナテラ社のCLIA認証ラボに送られます。試料の処理後、評価した各染色体に関してパーソナライズされたリスクスコアが記載された報告書が作成されます。胎児の性別はリクエストに応じて報告されます。胎児染色体異常のリスクが高いと判定された親は、フォローアップ検査について説明されます。すべての親は遺伝カウンセリングを受けることが必須条件です。

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