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产前诊断技术的新突破

2012-06-28 13:50 作者:袁越来源:三联生活周刊 2012年第26期
新的产前诊断技术将可以让父母们提前知道胎儿的全部基因组顺序。

你想在孩子出生前知道他/她是否患有遗传病吗?大多数父母应该是愿意的,但必须同时满足以下几个条件:第一,诊断结果必须非常准确;第二,时间尽量早,以便能及时采取措施;第三,诊断过程一定要简单、安全而且廉价。虽然说起来很简单,但是科学家们一直没能找到能够同时满足这三项条件的产前诊断技术。

目前比较流行的产前诊断技术是羊膜穿刺术,即从发育胎儿周围的液囊中抽少量样本,从中找出胎儿身上脱落的细胞,然后进行基因测序。此法比较准确,价格也不高,但它属于侵入性方法,对胎儿和孕妇的影响都太大了,而且容易导致流产,所以很多母亲不愿意采纳。

如果你出于某种原因一定要预先知道胎儿的情况,办法也是有的,那就是先进行体外授精,然后等胚胎在试管里长到一定大小后,想办法取出一点DNA进行测序。但显然这个方法只适用于极少数有钱人,以及有特殊情况的夫妇,普通老百姓是玩不起的。

上世纪90年代,有人在孕妇的血液中发现了少量胎儿DNA,这些DNA存在于细胞之外的血浆中,据猜测它们可能是胎儿细胞死亡后逃逸出来的。问题在于,胎儿DNA只占血浆游离DNA的10%多一点,其余的都是来自母亲自身的DNA,这就给遗传检测带来了很多麻烦。幸运的是,随着DNA测序技术的进步,这么一点游离DNA已经足够用来做产前检测了。

袁越

2010年,香港中文大学的丹尼斯·罗(Dennis Lo)教授发明了一种检测方法,只需少量孕妇血样,就能有效地检测出胎儿性别,以及唐氏综合症等几个比较常见的遗传性疾病。可惜这个方法不够灵敏,无法知道更多的信息。而且此法只能检测到来自父母的遗传变异,没办法查出新的随机突变。

此后,DNA测序技术又发生了几次质的飞跃,这就给科学家们提供了新的武器。美国华盛顿大学的杰·申杜里(Jay Shendure)教授及其同事们利用新的测序技术,结合一种新的算法,只需采集几滴孕妇的血样,再加上孩子父亲的唾液样本,就能测量出胎儿全部的基因组顺序。

简单来说,科学家们先利用先进的DNA测序技术对游离DNA进行大量的重复测序,同时再单独测出婴儿父母的DNA序列,用计算机对这些数据进行分析后,便可以把母亲的DNA序列和婴儿区别开来,从而构建出婴儿的整个基因组顺序。

从优生学的角度看,测量出胎儿全部基因组序列的好处是很多的。比如,目前已经发现了3000多个孟德尔式遗传病基因,它们合起来占到婴儿总数的1%左右。这3000多个基因和遗传病存在着一一对应的关系,也就是说,一旦发现婴儿带有其中任何一个,那么可以百分之百地肯定这个婴儿将来会得某种遗传病。大名鼎鼎的唐氏综合征、马凡氏综合征和囊性纤维化病(Cystic Fibrosis)等等都属于此类。这些遗传病都会给孩子带来永久性伤害,而且目前都没有很好的治疗方法,如果事先知道这个结果的话,多数父母应该都会选择堕胎。

值得一提的是,这3000种遗传病基因大部分来自父母,但也有大约20%来自随机突变,这是罗教授的方法检测不到的,必须用申杜里教授发明的方法才能检测出来。

为了验证此法的准确性,申杜里教授及其同事们先找到一位怀孕18.5周的孕妇,通过此法测出了胎儿的基因组顺序,等孩子生下来后,科研人员再测量新生儿的基因组顺序,并和前者做对比,发现总体准确性高达98%,而且真的发现了44个随机突变中的39个。但是18.5周已经过了堕胎的最佳时间,于是研究人员又找了一位怀孕8.2周的孕妇,用同样的方法进行检查,发现准确率仍然达到了95%。

研究人员将结果写成论文,发表在今年6月6日出版的《科学·转化医学》(Science Translational Medicine)杂志上,立即引来了媒体的广泛关注。支持者认为这将有助于父母们避免生出患有遗传病的孩子,反对者则认为这项技术会增加非健康因素的堕胎概率,比如有的父母希望生出个蓝眼睛或者高个子的孩子等等。但是科学家们指出,从目前的遗传学研究水平来看,希望通过胎儿的基因组序列挑选某种特征的愿望很不现实,谁也没有把握。

当然,这项技术目前还很不成熟,准确率仍然太低,费用也太过昂贵(2万~5万美元),距离临床应用还有不小的距离。但是有些乐观的科学家估计,随着DNA测序技术的进步,再过3~5年这项技术就可以达到临床标准了,费用也会降到大众可以接受的程度。问题是,到那时你真的会去做吗?

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