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无创验血检查预测胎龄和早产作者:Thuy T. M. Ngo, Mira N. Moufarrej, Marie-Louise H.来源:science NGO等科学家开发了两种无创的血液检查方法,通过测量母体血液中某些胎盘RNA转录物的水平,为个体妊娠的进展提供了一个观察窗口。 在一个小规模的概念证明研究中,**次血液测试预测胎儿的年龄和分娩日期的准确性可以与超声相媲美。 第二次血液测试,也在一项小规模的试验研究中进行,从足月分娩的孕妇中识别出那些有早产风险的妇女。 下一步将是在大规模的临床盲试中评估试验的可靠性。 在我们的初步研究中,我们招募了31名来自丹麦的孕妇,他们同意在怀孕期间每星期捐献一份血液样本,结果共有521份样本。 所有妇女分娩足月,分娩时胎龄超过37周,在怀孕期间她们的病历没有显示异常的健康变化。 每个样品通过高度重复的实时PCR分析,使用一组对胎盘、或免疫系统具有特异性表达的、或高度富集在胎肝中的基因。 我们观察到在怀孕过程中,根据不同的组织来源,cfRNA测量显示不同的时间进程。 正如预期的那样,对应于胎盘特异性基因和高度富集在胎肝中的基因的cfRNA平在整个妊娠过程中增加,除了与绒毛膜促性腺激素β亚基(CGB)相对应的cfRNA,其从头三个月的峰值下降。 胎盘cfRNA和几个胎肝cfRNA在分娩后的噪声基底上未检测到。 对应于免疫系统相关基因的cfRNA测量值在妊娠期增加,并且在分娩后恢复到可测量基线。 母亲的体重指数对cfRNA水平没有显著影响。 通过对所有基因和所有妊娠的血液中cfRNA浓度的估计,我们发现各组内的基因(即胎盘、免疫和胎儿)彼此高度相关[中位皮尔逊相关系数r=0.79(胎盘),0.79(免疫),0.74(胎儿),P<10-14], 胎盘与胎儿cfRNA呈弱相关(r=0.47,P<10-15)。这些结果表明,与胎盘基因相对应的cfRNA可能为整个妊娠期胎儿发育和妊娠年龄提供准确的估计。 然后,我们建立了一个随机森林模型,从样品收集,直到生产,来预测时间,使用cfRNA测量作为主要特征。 我们使用来自丹麦的对21名女性的数据(n=306份血液样本)做为训练集,并用10名女性(n=215份血液样本)的数据做为验证集。 在训练期间,我们采用**子集选择,用10倍交叉验证,重复10次,以识别九种对胎盘特异性的cfRNA (CGA, CAPN6, CGB, ALPP, CSHL1, PLAC4, PSG7, PAPPA, and LGALS14) 。 我们的模型的预测与训练的观察值一致(皮尔森相关r=0.91,p<10-15)和验证集(r=0.89,p<10-15)。我们还发现,模型的性能在怀孕过程中显著改善。 该模型的两个最重要的特征,CGA和CGB,编码绒毛膜促性腺激素α和HCG的β3亚基,作用于妊娠启动。模型中包含的其他基因,如PAPPA(妊娠相关血浆蛋白A),与早产等妊娠风险相关。 我们将我们的模型与其他用于预测孕龄的工具进行比较,我们的结果通常可以与超声测量相媲美,可以在整个妊娠期进行,并且不需要先验生理情况,如妇女的最后月经期。 **代随机森林模型预测时间直到分娩足月妊娠,我们也有兴趣测试其可否预测自发性早产(定义为自发分娩早于37周)。 为了探索这个问题,我们研究了两个单独的人群,一个由宾夕法尼亚大学(n=15)和另一个阿拉巴马大学伯明翰分校(n=23)提供。 这两个群体中的所有女性都已知早产风险较高,因为他们有早发宫缩(宾夕法尼亚)或有自发早产(亚拉巴马州)。 我们发现,尽管模型验证了在这些群体中足月妊娠的反应,但一般不能预测到早产提前的时间。这表明,模型的内容可能无法解释可能导致早产的各种异常生理事件。 为了识别能够区分足月分娩和自发性早产的孕妇的cfRNA转录本,我们对早产富集队列中足月分娩(n=7)和早产(n=8)的妇女采集的血浆衍生cfRNA进行了无盲RNA测序(RNA-Seq)。 RNA测序数据分析表明,38个基因可将足月与早产分开,差异有统计学意义(P<0.001)。 然后,我们开发了一个分类器来识别处于早产风险的妇女,并发现使用来选自七个cfRNA(CLCN3, DAPP1, PPBP, MAP3K7CL, MOB1B, RAB27B和RGS18),[错误发现率(FDR)小于5%,Hedges’ g ≥ 0.8 ],的三个cfRNA独特组合 能准确地区分8个早产样品中的6个(75%),来自宾夕法尼亚和丹麦群体的26个足月样品分类错误的有1个。 用于预测自发性早产的cfRNA在早产妇女中也独自升高(FDR小于5%,Hedges’ g 大于0.8),证明其效果的稳健性。 我们的试验研究表明,无创血液检查能够预测孕龄,并从相同的血液样本中确定早产风险的妇女。 这些基于cfRNA PCR的测试比其他方案具有两个优点:更广泛的适用性和更低的成本。 它们可以应用于全球,作为超声的补充或替代。可以设想,类似的方法在识别和监测胎儿先天缺陷方面是非常有用的。 尽管还需要更大规模的临床盲试,进行验证,这些测试对发达国家和发展中国家的产前护理都有广阔的前景。 参考文献 noninvasive blood tests for fetal development predict gestational age and preterm delivery Thuy T. M. Ngo, Mira N. Moufarrej1, Marie-Louise H. Rasmussen, Joan Camunas-Soler, Wenying Pan1, Jennifer 相关阅读 全基因组外显子分析显示HSPA1L是自发性早产的危险遗传因素 |