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NIPT 出生前胎児染色体検査

NIPT (Panorama)

母体血による出生前胎児染色体検査

はじめに

2013年前半に米国のナテラ社は、胎児の21トリソミ―(ダウン症候群)、18トリソミ―(エドワード症候群)、13トリソミ―(パトウ症候群)、Xモノソミー、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な染色体異数性スクリーニング検査、Panoramaを開始しました。

この検査は母体の血液中の血漿成分から母体と胎児由来の細胞フリーDNA(cfDNA)を解析するもので、妊娠9週という早期から実施が可能です。

独自の分子生物学的・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他の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、認可施設をとおして臨床応用を行っております。

従来のスクリーニング法

21トリソミ―、18トリソミ―、および13トリソミ―は出生児に最も一般的に見られる異数性で、合わせて約450出生児に1人の確率で発生します。

中でも、21トリソミ―が最も多く発生します。最近まで、主なスクリーニング法として、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テストが行われていました。

この統合型のスクリーニング法(コンバインドテスト)は21トリソミ―を検出するために設計されたものですが、13トリソミ―と18トリソミーも検出しており、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にも関連しています。

しかし、多くの研究において、21トリソミ―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。スクリーニングによるハイリスクの結果の場合には、その確認のために絨毛検査や羊水検査などの侵襲的な確定検査が必要になります。しかしながら、これらの検査には最大1/300の割合で感染や流産などが誘発される可能性があるし、検出率が低いために対象の異数性の子どもの一部が検出されないまま出生に至ることを意味します。

さらに、これらのテストは性染色体異常の検出を対象に特に設計されたものではないため、性染色体異常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由来の細胞フリー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、簡単な母体の血液採取で胎児の染色体コピー数を検出でき、侵襲性の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%になっています。

このうち「胎児DNA断片の割合(fetal fraction)」は妊娠週数に伴って増加が認められます。一方母体の体重の増加に伴って「胎児DNA断片の割合」は減少することが認められています。

母体血漿から単離されたcfDNAを使用した胎児染色体のコピー数の正確な判定には、cfDNAの増幅とそれに続く後続の分子生物学解析が必要です。現時点で、主な分子生物学的情報解析法には2つのアプローチがあります。その一つは、cfDNAベースの検査のほとんどで用いられている第一世代の「DNA量比較法」または「カウント法」と呼ばれる方法です。これに対して、ナテラ社が用いる第二世代のアプローチは、遺伝子情報を解析する方法です。

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図1.母体の血液中に含まれる胎児由来の細胞フリー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テストは、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の違い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、胎児染色体異常検出に特化したアルゴニズム(特許取得済み)を使用しています。

Panorama は母体血液中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の遺伝子型を引き算で除外し、より確実に胎児遺伝子型を取得します。これによって胎児DNA断片の割合が2.8%という低さでも、より高い精度で胎児染色体のコピー数についての情報が得られる唯一のNIPTです(図2)。

 

これは基準となる染色体のデータを必要としない唯一の方法で、10~14週で約1,500の妊娠に一人の確率で発生すると予想さ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テスト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―によってダウン症になる)No.21染色体など、対象とする染色体の読み取り数と、正倍数体であると推定される基準染色体のそれとの相対値を比較します。

 

このアプローチは21トリソミ―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すが、一方で、18トリソミ―や13トリソミ―については精度が落ちています。また性染色体の異数体については効果的でありません。さらに、胎児DNA断片の割合が低いケースでは精度が劣り、量的検査では胎児DNA断片の割合が8%を下回る場合、検出率がわずか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断片の割合が4%~8%しかないことが示されています。

 

加えて、報告によると検出される13トリソミ―はわずか80%~91.7%であり、モノソミーXについては検出しえ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%の範囲であり、陽性的中率は高くありません。

 

これに対して、Panoramaテストはこれらのような問題はありません。

Panorama検査の有用性

胎児DNA断片の割合(%)

カウント法による21トリソミー検出感度 Panoramaテストによる21トリソミー検出感度
>10% >99% >99%
<10% 91% >99%
<8% 75% >99%

表1:21トリソミ―の検出感度

 

Panoramaテストは妊娠第9週という早期(他の検査よりも早期)に、簡単な母体の末梢血の採取のみで申し込むことができます。

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、常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、各染色体について解析・評価され、各個人に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。(現在、日本産科婦人科学会では検査対象に入れておりません。)胎児染色体異常のリスクが高いと判定された妊婦さんは、追加の確認検査について説明されます。すべての妊婦さんは遺伝カウンセリングを受けることが必須です。

 

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