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附属仁济医院杨朝勇教授团队发表最新研究成果:新一代无创产前诊断技术有望诞生

2018-08-23 22:16

只需要2毫升的外周血样滴在特制的芯片上,就可帮助孕妇在孕7周以后检测到胎儿遗传信息,实现遗传异常的诊断。仁济医院杨朝勇教授团队关于非侵入式芯片用于无创产前诊断技术的该项研究成果日前在国际著名的微流控技术杂志《芯片实验室》(Lab on a chip,IF=6)在线发表。该论文的第一作者是仁济医院博士后张惠敏。相对于传统无创检测方法而言,该方法具有耗血量少(2毫升)、检测时间早、基因覆盖率高、遗传筛查范围广等优势,有望发展成为新一代的无创产前诊断技术。

众所周知,孕妇外周血中存在一定数量的胎儿细胞,这些细胞具有完整的胎儿遗传物质信息,被认为是最有潜力的产前诊断标志物。然而,这些胎儿细胞应用于无创产前诊断存在含量极其稀少以及背景细胞干扰非常复杂这一瓶颈,通常孕妇的1 mL外周血中的胎儿细胞的数量可能只有1~10个,而红细胞、白细胞等背景细胞的含量却十分巨大。

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杨朝勇教授所带领的研究团队针对这一挑战性课题,发展了基于流体力学分离与免疫识别的胎儿细胞捕获芯片(FETAL-Chip)。该芯片内构建了由上万个表面修饰有抗体的微柱组成的阵列,这些微柱的拓扑结构可以巧妙地避免血液背景细胞与微柱接触,但却可促使胎儿细胞高频率地与微柱碰撞,实现了选择性“增频”碰撞效应,从而被大大提高了胎儿细胞被微柱表面抗体捕获的几率。该设计有效地结合了胎儿细胞在物理性质及表面标志物方面与背景细胞的差异,实现了胎儿细胞的高效富集。通过对不同孕周的孕妇外周血样本进行测试,该团队验证了FETAL-Chip能够在孕早期就实现对胎儿细胞的有效分离,并通过特异性Y染色体基因分析的方法,确认了胎儿细胞的来源。相对于传统检测方法而言,该方法具有耗血量少(2毫升)、检测时间早、基因覆盖率高、遗传筛查范围广等优势,有望发展成为新一代的无创产前诊断技术。

全国每年大约有近1700万个产妇,新生儿出生缺陷率大约5.6%。有效控制和预防出生缺陷,用科学的手段保障孕妇顺利生育健康的孩子,具有重要的社会意义。

在围产医学的三级防御中,“产前筛查和诊断”是最有效的实施手段。目前产前诊断测试的金标准包括羊膜穿刺术或从胎盘细胞中取样(绒毛膜取样),两者都有诱发流产风险,而近年来发展的基于胎儿游离DNA的无创产前检测技术(NIPT)目前仅仅局限于21、18、13三体的高灵敏筛查。而此次杨朝勇教授团队新成果的问世,为解决上述问题找到了一种检测更大范围遗传异常的可靠工具,有望为医务人员和患者提供了一种更为准确、安全、无痛苦的筛查诊断方法。此外,因为芯片具有检测便捷和可量产化的特点,该成果有望在未来成为临床产前筛查的一线方案。

近年来,杨朝勇教授所带领的研究团队长期从事生物分析化学与化学生物学研究,在体外诊断、微流控技术、液体活检、单细胞分析等方向取得了一系列创新性成果。此次《Lab on a Chip》的论文发表也标志着其团队在无创产前诊断这一领域的工作得到了国际同行的认可。据悉,该课题得到了国家杰出青年科学基金项目及国家自然科学基金重点项目的资助,并得到了上海交通大学医学院、仁济医院以及上海市高峰高原学科建设计划的大力支持。

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