互动科普

从前，如果想要对胎儿的染色体或基因进行精确诊断，就必须冒险从母亲的子宫取出胎儿细胞。而现在，通过母体血液检查胎儿健康的“无创产前基因检测”，已经在特定医院展开了。这种方式可以分析出胎儿的疾病信息，而且没有风险。那么，究竟是什么样的原理可以让我们通过母亲的血液了解胎儿的疾病情况呢？这种新型检查方法和之前的检查方法有什么不同呢？它还存在哪些问题？

通过羊水检查和绒毛检查可以确诊的胎儿疾病

那么，通过这两种检查，可以确诊哪些疾病呢？大致可以分为两类。

第一类是由于“碱基序列”异常导致的疾病。DNA上排列着4种“碱基”，它们的排列顺序就是在人体内发生作用的蛋白质的设计信息，哪怕有一个碱基置换成了其他碱基，漏掉、增加或者碱基序列单元的重复次数过多时，原本可以产生的正确的蛋白质就无法生成了。在产前诊断中可以检查的碱基序列异常，包括先天性强直性肌营养不良（表现为肌肉过度收缩或肌肉萎缩）。

常用于寻找胎儿这种碱基序列异常的方法，是在取出的胎儿DNA中加入只能切断正常碱基序列的酶，然后确认该DNA是否被正常地切断。

第二类疾病则是由于“染色体”导致的。DNA通常以细丝状存在，但在细胞分裂时，这种丝状的DNA会紧紧地卷起来，形成粗棒状构造，也就是染色体。人体的各种体细胞（除了卵子或精子以外的细胞）中所存在的染色体的种类、数目、形状都是基本共通的。

但是，也有天生这些染色体的数量或形状就不相同的情况。人的体细胞中存在46个染色体。从1号到22号染色体，每种染色体都是从父亲和母亲那里各得到1个。这就是说，同一种类的染色体有2个。1号到22号染色体，每种2个，共44个染色体；再加上两个性染色体（与性别相关的染色体），合计46个。但在很少一部分人里，某种特定的染色体有3个（这叫做三体性），例如21三体综合征患者，他们的21号染色体就有3个（21号染色体三体性）。

这样的染色体数目或形状的差异，可以通过显微镜观察细胞内的染色体而检查出来。

绒毛的细胞和羊水的细胞，既可以用于碱基序列的解析，也可以用于染色体的解析。但是，由于绒毛细胞可以在妊娠早期进行检查更早地得到结果，而且其细胞数目也比较多，可以得到较多的DNA，所以更多地用于遗传病碱基序列的解析上。

在无创产前基因检测中，DNA片段按染色体种类分类

比起从子宫内直接取出胎儿细胞的羊水检查或绒毛检查，无创产前基因检测只需要对母亲进行采血，因而是更安全的。

妊娠中，胎盘中来自胎儿的绒毛组织会在母体血液中悬浮，胎儿由此接受氧气和营养的供给。这些绒毛表面的细胞不断生长和代谢，最后会脱落在母亲的血液中。从这些脱落及损坏的细胞中，DNA片段可能会流出并进入母亲的血液中，在母体内进行循环。无创产前基因检测，就是针对母体血液中包含的这些胎儿DNA片段进行分析的检查。

但是，母亲血液中当然也会包含母亲自身的DNA片段。那么，究竟如何从中区分哪些是胎儿的DNA呢？

这里的关键就在于，无创产前基因检测中可以检查出的异常，只限于染色体数目的异常。它不能诊断由于碱基序列差异导致的疾病。因此，没有必要区分某些从母亲血液中提取出的DNA片段究竟是母亲的还是胎儿的。即使不知道这是谁的DNA，但可以知道胎儿的遗传信息里有异常，是十分简单的方法。

在无创产前基因检测中，如果发现胎儿细胞中的第13号、18号或21号染色体有3个的话，就可以检查出由于染色体数目异常导致的“21三体综合征”等疾病。这是即将登场的、可以读取DNA碱基序列的设备“序列解读器”。目前，“人体的24种染色体各自含有哪些碱基序列”之类的信息，已经被数据化了。这些信息几乎不存在个人差异而是人类共同的，所以只要分析读取的DNA片段碱基序列，就可以知道DNA片段对应哪些染色体。无创产前基因检测能够成为可能的一大原因，就是读取DNA碱基序列的序列解读器技术有了很大的发展。即使是1000万个DNA片段，它序列解读器也可以在短时间内完成读取。于是，从母亲血液中提取的大约1000万个DNA片段，就这样被归类为各种染色体。

无创产前基因检测的原理

母体血中包含母亲的DNA片段和胎儿的DNA片段。通过序列解读器读取碱基序列，可以发现该片段中所含的DNA是人体24种染色体中的哪一种。我们已经知道每种染色体中所含DNA的正常量所占比重，因此在考虑母亲基因异常的基础上，如果发现某种染色体与正常量的比重有差异，就可以诊断为胎儿染色体数量异常。插图中比较了胎儿21号染色体为2个（正常）的情况和为3个（21三体综合征）的情况。如果染色体数量比正常情况多一个的话，那么21号染色体中DNA的量占全体染色体的比率，也会从1.3%增加为1.42%。这0.12%的差，就将作为与正常比率的差异被检查出来（红色部分)。

即使检查为阳性，也需要通过羊水检查确诊

那么无创产前基因检测的准确度如何呢？美国2家机构检查了从全世界27个医院取得的孕妇血液，结果发现，无创产前基因检测呈阳性、而胎儿也确实患病（21三体综合征）的比率为99.0%（212人中检出210人），检查呈阴性、而腹中胎儿也确实健康的孕妇的比率为99.9%（1688人中检出1687人）。

众所周知，越是高龄产子，胎儿得21三体综合征的可能性就越高。而在无创产前基因检测中，孕妇年龄越大，诊断21三体综合征的准确率也就越高。

专家介绍说，“虽然说它检出胎儿疾病的准确率很高，但还没有羊水检查那么高。即使孕妇接受了无创产前基因检测并查出胎儿患病，也不表示它就像羊水检查那样，是正确的诊断结果”。但是，由于它检查“胎儿没有患病”的准确率比较高，所以如果查出胎儿没有患病，那就不需要复查了。此外，这种检查在孕10周以后也可以进行。

也许，从母体的血液中就可以了解疾病以外的信息的时代，会在不远的将来到来吧。专家认为，从技术上来说，通过序列解读器读取从母体血液中提取的DNA片段，是可以把握胎儿所有碱基序列信息的。在未来，除了即将出生的宝宝的患病信息之外，人们可能还能够事先知道宝宝的运动能力如何、酒力如何等等关于宝宝的各种信息。

希望接受新型检查的孕妇将会不断增加

从简单、安全、高准确率、妊娠后很快可以检查这几个方面来看，我们预计，将来希望接受无创产前基因检测的孕妇会不断增加。在日本，无创产前基因检测目前只是作为临床研究（为了积累病例，寻找改善方案的研究）而开展。而在美国、中国等一些国家，该项诊断已经作为医疗服务，进入临床应用。在中国，接受无创产前基因检测的孕妇较多，每次检查的费用一般在2000元左右。

（本文发表于《科学世界》2013年第8期）