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Science:血液測試可預測孕婦早產

來源:生物谷2018年06月15日 15:42 手機看

在全世界,每年1500萬嬰兒早產。在此之前,醫生們還沒有一種可靠的方法來預測懷孕是否會過早結束,并且一直在努力準確預測所有懷孕類型的分娩日期,特別是在資源匱乏的情況下。

在一項新的研究中,來自美國斯坦福大學、賓夕法尼亞大學、阿拉巴馬大學和丹麥國家血清研究所的研究人員開發出一種針對孕婦的新型血液測試方法,該方法能夠檢測她們的胎兒是否會早產,檢測準確性為75%~80%。這種技術也可用于估計胎兒的胎齡(gestational age)或母親的預產期(due date),而且估計結果與超聲波檢查一樣可靠,但要比后者便宜。這種測試方法可能有助減少與早產相關的問題。相關研究結果發表在2018年6月8日的Science期刊上,論文標題為“Noninvasive blood tests for fetal development predict gestational age and preterm delivery”。論文通信作者為斯坦福大學生物工程與應用物理學教授Stephen Quake博士和斯坦福大學醫學院客座教授Mads Melbye博士。論文第一作者為前斯坦福大學博士后學者Thuy Ngo博士和斯坦福大學研究生Mira Moufarrej。

Quake說,“這項研究是世界各地研究人員之間極好合作的結果。我們與斯坦福大學出生缺陷基金會早產研究中心(Stanford March of Dimes Prematurity Research Center)的研究人員密切合作,而且這項研究涉及與來自丹麥、美國賓夕法尼亞州和阿拉巴馬州的科學家們之間的合作。這真地是最優秀的團隊科學。”

這種測試方法通過評估母體血液中的無細胞RNA(cell-free RNA)水平來測量母體、胎盤和胎兒基因的活性。這些研究人員使用妊娠期間收集的血液樣品,以便鑒定出哪些基因提供關于胎齡和早產風險的可靠信號。

Melbye 說,“我們發現少數基因能夠很好地預測哪些女性有早產風險。多年來,我花了很多時間來了解早產。這是長期以來關于這個問題的首個真正意義重大的科學進展。”

美國嬰兒死亡率最高的原因

嬰兒早產---嬰兒至少提前三周出生---影響美國9%的新生兒。這是造成美國兒童死亡的最大原因,也是導致全球5歲以下兒童死亡的最大原因。在三分之二的早產中,母親自然分娩;醫生們通常并不知道其中的原因。在此之前,用于預測早產的最好測試方法僅適用于高風險女性,比如那些已發生過早產的女性,而且測試結果也僅在20%的時間里是正確的。

當Quake當了爸爸時,他就開始對這個問題感興趣:他的女兒提前將近一個月出生了。Quake說,“她如今是一個非常健康和活躍的16歲女孩,但我認為這是一個值得研究的重要問題。”

他補充道,醫生們還需要更好的方法來測量胎齡。產科醫生們如今使用懷孕頭三個月的超聲波掃描數據來估計女性的預產期,但是隨著懷孕的時間增加,超聲波檢查提供的信息并不那么可靠,因此對沒有得到早期產前護理的女性來說,超聲波檢查的用處并不大。超聲波檢查還需要昂貴的設備和訓練有素的技術人員,這在很多發展中國家都是難以獲得的。相比之下,這些研究人員預計這種新的血液測試方法將是簡單而又便宜的,足以在資源匱乏的地區使用。

超高分辨率觀察懷孕

這種胎齡測試方法是通過研究一組31名丹麥婦女在整個懷孕期間每周提供的血液開發出來的。這些女性都是足月妊娠。這些研究人員利用來自其中的21名女性的血液樣品構建出一種統計模型,這種模型鑒定出9種由胎盤產生的可預測胎齡的無細胞RNA,并利用剩下的10名女性的血液樣品來驗證這種模型。這種模型給出的胎齡估計值在大約45%的時間里是準確的,這與懷孕頭三個月的超聲波檢查的胎齡估計結果(準確率為48%)相當。

Ngo說,測量母體血液中的無細胞RNA還可提供大量的關于胎兒生長的新信息。她說,“這就提供對懷孕和人體發育的超高分辨率觀察,而這在之前是人們從未觀察到的。它告訴我們很多關于正常懷孕中的人體發育的信息。”

為了弄清楚如何預測早產,這些研究人員使用了來自38名有早產風險的美國女性的血液樣品,其中這些女性之前已發生過早期子宮收縮或早產。這些女性在她們懷孕第二個三個月或末三個月期間提供了血液樣品。在這組女性中,13名女性早產,其余的25名女性足月分娩。這些研究人員發現來自母體和胎盤的7個基因產生的無細胞RNA水平能夠預測哪些妊娠會提前結束。

Moufarrej說,“大多數是母體基因。我們認為正是母體發出一種信號表明她準備分娩了”,并指出這些預測早產的基因不同于那些提供胎齡相關信息的基因。

早產的生物學機制仍然是個謎

這些研究人員需要在更大的孕婦群體中驗證這種新的測試方法,然后才能讓它廣泛地使用。 Quake指出,2008年他的團隊開發出的檢測唐氏綜合征的血液測試方法(PNAS, 21 October 2008, doi:10.1073/pnas.0808319105)如今每年在300萬多名孕婦中使用。

早產背后的生物學機制仍然是一個謎,但這些研究人員計劃研究指示早產的基因發揮的作用,以便更好地理解它為何會發生。他們還希望鑒定出有望延遲早產的藥物靶標。

血液檢測方法技術的更新,是孕婦群體的福音,是液體活檢領域科研人員的辛勤和努力。產前檢測作為液體活檢最大規模的應用外,液體活檢在腫瘤早期診斷、預后評估、指導用藥和動態監測方面有著巨大的研究潛力和可開發的巨大的商業價值。癌癥的早期診斷和治療指導及檢測將是該產業鏈的核心價值。那么,如何突破現有技術瓶頸、擴展企業渠道占有能力并提高技術研發實力將直接決定企業在該市場中的地位。

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