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1、DNA测序技术及其在妇产领域的应用王萌影彭丽敏苑程鲍*黑龙江中医药大学附属第一医院产科内容提要：DNA测序技术即基因测序技术，它推动了生物学的发展, 并将对妇产领域的进步具有极大的推进作用。该技术现广泛应用于染 色体非整倍体如21、18和13三体综合征筛查，精确排查流产的遗 传学因素，用于胚胎植入前筛查与诊断，极大地提高了试管婴儿的移 植率及妊娠率，FI后必将在染色体微缺失/微重复及单基因病的产前 遗传筛查方面具有更大价值体现。文章对DNA测序技术及其在妇产 领域的应用做一综述，旨在为产科应用尤其在产前诊断领域更好应用 这一技术提供借鉴，并在为患者提供个体化治疗等方面提供更为合适 的临床方案参
2、考。关键词：DNA测序技术妇产科遗传筛查DNA,即脱氧核糖核酸(DeoxyribonucleicAcid)又称去氧核 糖核酸，其主要功能是长期性的信息储存，有学者将此功能比喻为生 物发育和运作的蓝图，引导生物发育与生命机能运作。DNA测序技 术即基因测序技术，它推动了纶物学的发展，在妇产领域，目前广泛 应用于产前筛查、精确排查流产的遗传学因素、胚胎植入前筛查与诊 断等方面，未来在该领域必定具有更大的意义及推进作用。1.DNA测序技术发展简史DNA是一种最重要的生命基础分子。带有遗传讯息的DNA 片段称为基因，其他的DNA序列，有些直接以自身构造发挥作用， 有些则参与调控遗传信息的表达。DNA是
3、一种长链聚合物，由核昔酸 重复排列组成，组成DNA的核苛酸分四种，分别是腺卩票吟(A)、鸟 瞟吟(G)、胞卩密碇(C)和胸腺U密唏(T)o通常在生物体内，DNA并 非单一分子，而是形成两条互相配对并紧密结合的双螺旋结构的分 子。使成对的两条DNA相互结合的另一部分称为碱基，组成生物界 DNA的碱基主要有四种，分别称为A、T、C、G,这些碱基沿着DNA 长链排列所形成的序列，即是遗传信息。DNA测序技术(DNA Sequencing Technology),又称基因测序技术，就是一项对冃标DNA 进行碱基序列测定，并进行各种相关分析的技术，如对突变进行定位 和鉴定比较。从20世纪70年代至今，D
4、NA测序技术已历经4代， 即被称为DNA测序始祖的第1代测序技术、边合成边测序的第2代 测序技术、不依赖于PCR扩增的第3代测序技术，以及被称为纳米 孔测序技术的笫4代测序技术1,2o第一代基因测序技术诞生于1977年，是由美国生物化学家 Maxam和Gilbert发明的化学降解法测序。同年，英国生物化学家 Sanger发明了双脱氧末端终止法，即至今广泛应用的Sanger测序 法。这一技术的应用使科学家于2001年完成了首次人类全基因的测 序工作。Sanger后来将此测序法进行许多改进，并为后来的大规模测 序提供了技术支持3,4o上世纪90年代初出现的荧光自动测序技术 逐步代替了双脱氧末端终止
5、法，并且将DNA测序带入自动化测序时 代。而后的第二代测序技术较之第一代，进步主要体现在高通量与低 成木上。突破第二代测序瓶颈的结果，是科学家们最终发现了单分子 的测序技术，即基于单分子水平的边合成边测序技术，实现了单分子 纳米级別的测量，被称为第三代测序技术。第三代测序技术的最大特 点就是测序过程无需进行PCR扩增，有着更快的数据读取速度，在使 用时，人们只需要提供唾液、毛发、血液等含有生命物质的物品，并 且，测序之前的样品制备不需要单独准备。这是多领域、多个学科共 同努力、深度交叉的成果。在我国由南科大研发的GenoCare基因测 序仪通量和准确度两个方面都达到世界领先，在30x测序深度下
6、其 准确率达99.9%。第四代测序技术不再利用光信号，也不再需要经生 物或化学手段预处理材料，而是对不同的碱基通过纳米孔时产生的电 信号变化进行解析以识别基因中碱基对的排列顺序，基于物理的原理 完成测序。纳米孔测序技术实现了从低读长到超高读长、从光学检测 到电子传导检测的双重跨越，但测序准确率有待提高5,6o目前，纳 米孔测序技术C被应用于临床并将实现广泛开展79。2.DNA测序技术妇产领域的应用2.1 DNA检测技术用于胚胎植入前遗传学诊断/筛查基于高通量基因测序技术的胚胎植入前遗传学诊断 (Preimplantation Genetic Diagnosis, PGD)和胚胎植入前遗传学筛查
7、 (Preimplantation Genetic Screening, PGS)是指对具有遗传风险或胚 胎异常风险患者在体外受精形成的胚胎进行种植前活检和遗传学分 析，对异常胚胎进行诊断，从而进行优选，获得正常胎儿的胚胎植入 宫腔，提高临床妊娠率，降低流产率和出生缺陷率。适应症：高 通量测序PGD的适应证：包括多种遗传疾病如基因性疾病、非平衡 的染色体结构异常、染色体数目异常，以及染色体微小片段插入、缺 失与重复等；高能量测序PGS的适应证：自然流产次或2次 自然流产且其中至少1次流产物检查证实存在病理意义的染色体或 基因异常的患者，反复种植失败(移植优质胚胎3次及以上，或移 植不少于10个
8、可移植胚胎)的患者，也可用于37岁的高龄且需要 采用辅助生殖技术的患者。随着此项技术的日臻成熟，胚胎活检方法的不断改进，其不 足和缺陷也将口趋完善，目前，对于胚胎植入前遗传学诊断技术应用 的安全性国内外学者亦均有关注，如此项技术对妊娠结局、后代的影 响等。虽然有少量报导PGD/PGS不会对妊娠结局和后代有不良影响, 但仍缺乏大样本支持，如若后续更多大样本数据支持这一结果，则此 项技术的受益者众多，尤其那些反复种植失败的患者10-15o2.2 DNA检测技术用于产前检测/筛查无创产前检测(Non-invasive Prenatal Testing, NIPT)和无创 产前筛查(Non-invas
9、ive Prenatal Screening, NIPS)是指在出生前对胚 胎或胎儿的发育状态、是否患有疾病等方面进行检测，以便及早采取 措施避免残疾儿的出生，提高岀生人口的素质，是优生学的重要组成 部分。产前诊断方法依据取材和检查手段的不同，一般分为两大类， 即创伤性方法和非创伤性方法。冃前产前诊断中创伤性方法以羊膜腔 穿刺和绒毛取样两种最常用。取材时具有以下风险：胎儿一过性心动 过缓；01%09%的比例发生早产或胎儿宫内死亡；取脐血后脐带胎 盘渗血；取羊水后极少见的羊膜腔内感染。非创伤性方法包括超声波 检查、母体外周血清标志物测定和胎儿细胞检测等，经大量临床研究 证实高通量测序技术在NIP
10、T/NIPS中的可行性及其具有非侵入和准确 的特点，同时对患者及胎儿影响较小，使得其在各大医院得到了陆续 开展16-18o需要指出的是，除了常规检测结果，某些次要结果如基 因组拷贝数变异筛查的阳性结果准确性较高，但目前尚未达到诊断水 平19o此项技术不能检出染色体结构异常病例，因此，对于唐氏综 合征血清学筛查高风险孕妇，不能完全替代传统的羊水细胞染色体核 型分析，但可以作为有益补充20o2.3 DNA检测技术用于双胎妊娠由于我国生育政策的调整及辅助生殖技术的成熟并广泛应 用，双胎妊娠率逐年升高，然而侵入性产前诊断的方式将使双胎妊娠 的孕妇面对更高的流产、早产、宫内感染等风险，承担更多的恐惧及
11、担忧。无创DNA检测技术无疑成为此类人群的福音，目前，对于此 项技术应用于双胎妊娠诊断循证医学数据较少，一项近期发表的关于 双胎NIPS的mata分析结果显示，在双胎妊娠21三体异常筛查中NIPS 具有较高的敏感性和特异性，18三体次之，由于样本量较小，NIPS 对于13三体异常诊断的敏感性和特异性则不能确定21。总结国内 外学者所得结论：NIPT检测双胎21、18和三体综合征是产前筛 查的一种新选择，检测双胎（单卵双生）非整倍体的准确性同单胎接 近，由于双卵双胎染色体核型常不一致，检测结果可能因正常胎“掩 盖了杲常胎而导致结果显示低风险，则假阴性率提高22-25o综上所述，历经四代的DNA检测技术以其更先进、更高效、 更低廉、更不可比拟的优势被广泛应用于各个领域。基于DNA测序 技术的NIPT/NIPS用于孕妇检测唐氏综合症胎儿所具有的高敏感性和 特异性已毋庸置疑。NIPT/NIPS胎儿染色体非整倍体作为一种新的产 前筛查方式极具前景，但应告知孕妇无创基因检测不能检测所有染色 体，更不能替代产前诊断，如绒毛穿刺和羊膜腔穿刺；它也不能评估 胎儿结构异常如神经管缺陷或腹壁缺陷等，同时需注意与其他检测方 式联合，提高临床诊断率，更大程度提高人口出生质量并避免不必要 的资源浪费。
