卢煜明教授再发权威文章解析测序新应用

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来自香港中文大学,英国伦敦国王学院医院(King’s College Hospital),深圳华大基因的研究人员在前文的基础上,再次发文,提出可以通过给孕妇进行DNA血液检验筛查唐氏综合症风险,从而无需类似羊膜穿刺这样的侵入性检查。这一研究成果公布在2011年的《BMJ》杂志上。
          领导这一研究的是香港中文大学李嘉诚健康科学研究所所长卢煜明教授,卢煜明教授是非侵入性产前诊断技术的首创者,早在1997年他率先发现孕妇外周血中存在“漂流”的胎儿DNA,这项发现令他的研究队伍在非创伤性产前诊断领域上处于世界领先地位。
 
 
         在2010年年末卢煜明教授研究组与美国科学家合作,绘制了一个未出生婴儿基因组的数十万个DNA编码类型,以检测他是否遗传了一种罕见的血液紊乱病。也就是说利用这种非侵入技术就可以在婴儿出生的前几个月,诊断出TA是否患有遗传性囊性纤维化、镰状细胞贫血症和其它疾病。这项技术发表在《Science Translational Medicine》上。
         在这项成果中,卢煜明研究团队巧妙的利用双末端测序技术(Illumina Genome Analyzer Platform)对几十亿个血浆DNA分子进行测序。同样在最新这篇文章中,这一研究团队仍然以此技术为基础,利用Illumina的GA升级版:Genome Analyzer II进行分析,通过非侵入性的DNA血液检查避免了侵入性检查的风险,研究人员相信这将最终会成为临床使用的检验手段。
         唐氏综合症又名蒙古种型症 (Down’s Syndrome),是一种因婴儿细胞染色体异常而引的疾病。 正常人的细胞中有四十六个染色体,而唐氏的婴儿则有四十七个。这些婴儿都会有不同程度的智力迟钝,根据统计,每六百六十个新生婴儿中,就有一个可能是唐氏的婴儿,而三十五岁以上的孕妇比年轻的孕妇可能性较大。
         目前如果需要明确的诊断是否妊娠唐氏综合症患儿,需要进行抽取胎儿血、羊水或胎盘绒毛进行检查,但是这些都是侵入性检查,对胎儿和孕妇都有一定的危险,胎儿流产、早产、宫内感染的风险约为1%-2%。
         因此如果能采用非侵入性的DNA血液检查那就最好不过了,目前产检是采用的血液检测只是检测母体血清中甲型胎儿蛋白(AFP)和绒毛促进腺激素(HCG)的浓度,并不十分可靠,这篇最新文章中提出了利用血液筛查DNA,解决了风险性和准确性的问题。
原文摘要:
Non-invasive prenatal assessment of trisomy 21 by multiplexed maternal plasma DNA sequencing: large scale validity study

Abstract
Objectives To validate the clinical efficacy and practical feasibility of massively parallel maternal plasma DNA sequencing to screen for fetal trisomy 21 among high risk pregnancies clinically indicated for amniocentesis or chorionic villus sampling.

Design Diagnostic accuracy validated against full karyotyping, using prospectively collected or archived maternal plasma samples.

Setting Prenatal diagnostic units in Hong Kong, United Kingdom, and the Netherlands.

Participants 753 pregnant women at high risk for fetal trisomy 21 who underwent definitive diagnosis by full karyotyping, of whom 86 had a fetus with trisomy 21.

Intervention Multiplexed massively parallel sequencing of DNA molecules in maternal plasma according to two protocols with different levels of sample throughput: 2-plex and 8-plex sequencing.

Main outcome measures Proportion of DNA molecules that originated from chromosome 21. A trisomy 21 fetus was diagnosed when the z score for the proportion of chromosome 21 DNA molecules was >3. Diagnostic sensitivity, specificity, positive predictive value, and negative predictive value were calculated for trisomy 21 detection.

Results Results were available from 753 pregnancies with the 8-plex sequencing protocol and from 314 pregnancies with the 2-plex protocol. The performance of the 2-plex protocol was superior to that of the 8-plex protocol. With the 2-plex protocol, trisomy 21 fetuses were detected at 100% sensitivity and 97.9% specificity, which resulted in a positive predictive value of 96.6% and negative predictive value of 100%. The 8-plex protocol detected 79.1% of the trisomy 21 fetuses and 98.9% specificity, giving a positive predictive value of 91.9% and negative predictive value of 96.9%.

Conclusion Multiplexed maternal plasma DNA sequencing analysis could be used to rule out fetal trisomy 21 among high risk pregnancies. If referrals for amniocentesis or chorionic villus sampling were based on the sequencing test results, about 98% of the invasive diagnostic procedures could be avoided.
作者简介:
卢煜明(LO Yuk Ming Dennis)是分子生物学的临床应用专家。尤其致力于研究人体内血浆的DNA和RNA。

卢煜明最重大的研究成果为1997年 发表的《母亲血浆中胎儿核酸的探索与应用》。他发现女性在怀孕期间,体内的胎儿会释放DNA和RNA至母亲的血浆之中,而且占母亲血浆中的DNA达5%之高。这项发现令他的研究队伍在非创伤性产前诊断领域上处于世界领先地位,这技术被世界多间实验室(如英国国家血液服务)用作常规检测之用。这项发现亦为医学界提供了崭新的研究方向,首先是提供了安全可靠的测试方法检验孕妇及胎儿的多项疾病,有别于过往高危的测试方法如羊膜穿刺检查。同时,卢煜明亦将有关技术引伸至其他不同的范畴,例如癌症、心脏病等。

SARS事件中的贡献
2003年起在中国广东省爆发严重急性呼吸道综合症(SARS) 流行病,令内地有超过5000人染病,348人死亡。而疫情迅速传播到香港地区,最终导致1755染病, 297死亡。2003年3月末,香港中文大学医学院委任卢煜明统筹一个专责对抗 SARS的研究小组,寻找病毒的任何蛛丝马迹,破解其基因图谱、追踪病毒行踪以及发展新的快速测试病毒方法。研究小组于工作第十三日将病毒三万个基因密码全部破解。4月16日与香港大学同一时间向世界公布基因排序。比加拿大及美国疾病及预防控制中心稍慢一步。

卢煜明又将其母亲血浆内有胎儿 DNA 存在理论应用于SARS冠状病毒测试。他的研究小组发现冠状病毒有如胎儿,会同样将病毒基因释放到血浆中。最后成功研究出一种新的测试法,可以在病人入院后第一日进行测试,准确度高达八成。这项测试法的另一项优越之处是可以量化计算病人病情严重性。测试证明,需要进入深切治疗部的SARS病人,比病况轻微的SARS病人体内病毒多三十倍。测试法的作用可有效侦察出病毒会否来袭。

Biosketch about 卢煜明(Yuk-Ming Dennis Lo)

香港中文大学 化学病理学系
教育经历:
英国剑桥大学文学学士 1986
英国牛津大学医学学士 1989
英国剑桥大学文学硕士 1990
英国牛津大学哲学博士 1994
英国皇家内科医学院院士 1995
英国皇家病理科医学院院士 1999
英国牛津大学医学博士 2001
英国皇家爱丁堡内科医学院荣授院士 2004

职务
香港中文大学医学院副院长(研究) 2002-
香港中文大学李嘉诚健康科学研究所所长 2005-
香港中文大学李嘉诚医学讲座教授 2005-
香港中文大化学病理学系讲座教授 2003-

奖项
• 国家自然科学奖(二等) 2005
• 香港十大杰出青年 2000
• 香港杰出领袖奖(创意) (星岛日报及CNBC合办) 2000
• 世界十大杰出青年 2001
• Emmanuel College Entrance Exhibition 1983-4
• College Senior Scholarship 1984-5
• G.G. Hooper Senior Scholarship 1985-6
• Colin MacKenzie Prize for outstanding performance 1984-5
in Tripos 1985-6
• Wing Tat Lee Elective Scholarship to the University 1988-9
of Hong Kong
• L.J. Witts Prize in Haematology or Gastroenterology 1988-9
• Radcliffe Infirmary Prize in Pathology 1988-9
• Radcliffe Infirmary Prize in Medicine 1989-90
• Year Prize, Royal College of Pathologists 1989-90
• Carreras Senior Studentship in Natural Science, 1990-1
Hertford College, Oxford.
• President’s Prize (runner-up), Royal Society of Medicine, U.K.1996
• Professors’ Prize, Association of Professors 2000
of Academic Departments of Chemical Pathology
• Avadesh Saran Memorial Oration Award 2002
9th Asian Pacific Congress of Clinical Biochemistry
• U.S. National Academy of Clinical Biochemistry 2006
Distinguished Scientist Award
• Cheung Kong Scholars Achievement Award, Ministry of Education,
China 2006
• Chemical Pioneer Award 2006, American Institute of Chemists 2006
• American Association for Clinical Chemistry (AACC) Award for
Outstanding Contribution for a Publication in the International
Journal Clinical Chemistry 2007
• Fulbright Distinguished Scholar Award 2009-10
(责任编辑:labweb)

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