胎儿细胞 (cbNIPT)

从母血中分离纯的单个胎儿细胞用于细胞性无创产前检测

在产前护理中，可能有必要获得胎儿DNA，以检测发育中的胎儿是否患有遗传病。传统的产前诊断方法，如绒毛膜取样（CVS）或羊膜穿刺术，压力大、侵入性强，有自然流产的危险。同时在妊娠早期，母体血液循环中可以发现一些来自胎儿的细胞。从母体血液样本中分离这些胎儿细胞是传统侵入性程序的一个有吸引力的替代方法，因为它允许低风险的无创性产前检测（NIPT），同时允许分离纯的完整胎儿基因组（图1）。

Prenatal diagnostics - comparison of CVS vs cffNIPT vs cbNIPT

图1。基于细胞的NIPT（cbNIPT）与传统产前诊断方法和无细胞NIPT（cfNIPT）的定位示意图（来自Singh等人）。cbNIPT基于纯胎儿细胞，不受母体基因组的污染，显示出与CVS等侵入性方式相当的分析强度。同时，该方法是一种以抽血为基础的测试，对孕妇的风险和压力与cfNIPT一样低。

胎儿细胞DNA检测与无细胞DNA检测

基于循环无细胞胎儿DNA（cfNIPT）分析的NIPT目前正在许多国家推广应用。然而，其主要问题是胎儿基因组纯度低，因为母体DNA在血浆中过多以及DNA片段化。这就给可靠地检测胎儿基因组中的不典型染色体畸变带来了困难。从母体血液中分离出纯的完整的胎儿细胞，对扩增出的胎儿DNA进行全基因组遗传分析，可以解决这一难题。

单个胎儿细胞分离的挑战和 CellCelector™ 的解决方案

在母体血液中循环的胎儿细胞非常罕见：每毫升血液中只有1到2个胎儿细胞。因此，从母体血液中回收足够数量的纯胎儿细胞用于下游基因分析在技术上具有挑战性。它需要高效的上游富集，用足够的细胞类型特异性标记进行检测，以及极其特异、精确和温和的单细胞分离法，最大限度地减少稀有细胞的损伤和丢失。基于ALS CellCelector™ 的胎儿细胞分离工作流程结合稀有细胞检测和从浓缩血液样本中缓慢回收单个胎儿细胞，满足了速度和精度要求（图2）。

Workflow for isolation of single fetal cells from maternal blood with ALS CellCelector

图2。利用ALS CellCelector™ 分离和遗传分析母体血中单个胎儿细胞的典型工作流程。CFC：循环胎儿细胞；CMA：染色体微阵列分析；NGS：二代测序。

Gallery of single fetal cells detected with the ALS CellCelector

图3。遵循图2工作流程中描述的使用ALS CellCelector™ 平台检测到胎儿细胞的案例图。蓝色：DAPI；绿色：胎儿细胞特异性抗体混合物 [图片由Arcedi Biotech提供]

Single fetal cell isolation using ALS CellCelector

图4。CellCelector™ 自动保存的细胞捕获前后的图像示例。单细胞捕获效率：100% [图片由Arcedi Biotech提供]。

在临床上实施基于细胞的NIPT

基于 CellCelector™ 平台的新型cbNIPT方法已被证实的灵敏度和准确性允许我们的客户ARCEDI Biotech在2018年5月将该检测引入丹麦中部地区的产前护理。基于妊娠早期联合筛查被确定为“高危”（大于1:300）的妇女现在有机会在基于细胞的非侵入性检测、无细胞NIPT或常规侵入性检测之间做出选择。新的cbNIPT方法可在所有情况下检测和分离胎儿细胞（图5）。平均每个样本识别出12.8个胎儿细胞。下图显示了一个典型的分离后胎儿细胞图库，以及使用此方法检测到的染色体畸变示例。目前已开发的cbNIPT技术可以检测非整倍体、微复制、不平衡结构重排和mosaic 病例，并且能够识别大于10Mb的亚染色体畸变（图6）。最终目标是为所有孕妇提供筛查检测。

Gallery of fetal cells (trophoblasts) enriched and detected from maternal blood

图5。胎儿细胞（滋养层）图集，富集于颈项透明性增强的男性胎儿母血，（来自Vestergaard等人）。细胞被DAPI（蓝色）和胎儿细胞特异性抗体（绿色）混合染色。富集后，CellCelector™ 用于检测和分离单个胎儿细胞，然后进行WGA和aCGH分析，确认21号染色体非整倍体的结果如下图6（案例1）。

图6。5例细胞遗传学异常的aCGH分析。1： 21三体；2: 13三体（mosaic）；3: 2三体（mosaic）；4: 21部分三体 (12.4-Mb复制）；5：不平衡易位，包括4p染色体上的31-Mb缺失和8p染色体上的30-Mb复制（图来自Vestergaard等人）。在进行侵入性检测之前，所有的母亲血液样本都被收集用于cbNIPT，并进行盲筛。