胎児細胞（cbNIPT）
細胞ベースのNIPTのために母体血から純粋なシングル胎児細胞の分離を可能にする
出生前ケアでは、発育中の胎児の遺伝病を検査するために胎児DNAにアクセスする必要がある場合があります。絨毛膜絨毛サンプリング（CVS）や羊水穿刺などの従来の出生前診断法は、ストレスが多く侵襲的であり、自然流産のリスクがあります。同時に、妊娠初期では、胎児に由来するいくつかの細胞が母体の血液循環に見られます。母体の血液サンプルからこれらの胎児細胞を分離することは、純粋で無傷の胎児ゲノムの分離を可能にしながら、低リスクの非侵襲的出生前検査（NIPT）を可能にするため、従来の侵襲的手技の魅力的な代替手段です（図1）。
図1.細胞ベースのNIPT（cbNIPT）と従来の出生前診断法および無細胞NIPT（cfNIPT）の位置付けの概略図（Singh et al。による）。cbNIPTは、母体のゲノムに汚染されていない純粋な胎児細胞に基づいているため、CVSなどの侵襲的手法と同等の分析強度を示します。同時に、この方法は、cfNIPTの場合のように、妊婦へのリスクとストレスが低い採血ベースのテストです。
胎児細胞ベースのDNA検査と無細胞DNA検査
NIPT-循環する無細胞胎児DNA（cfNIPT）の分析に基づいて、現在多くの国で導入されています。しかし、その主な問題は、血漿中の母体DNAの過剰と、DNAの断片化のために、胎児のゲノム純度が低いことです。これは、胎児ゲノムにおける非定型染色体異常の信頼できる検出の困難につながります。この障害は、母体の血液から純粋で無傷の胎児細胞を分離し、全ゲノム増幅胎児DNAの遺伝子解析を実行することで解決できます。
シングル胎児細胞の分離とCellCelector™ の課題ソリューション
母体の血液中を循環する胎児細胞は非常にまれです。血液1mlあたりわずか1〜2個の胎児細胞があります。したがって、下流の遺伝子分析に十分な数の母体血液から純粋な胎児細胞を回収することは、技術的に困難です。それには、効率的な上流濃縮、適切な細胞型特異的マーカーによる検出、および希少細胞の損傷と損失を最小限に抑える非常に特異的で正確かつ穏やかな単一細胞分離が必要です。ALSCellCelector™ に基づく胎児細胞分離ワークフロー まれな細胞の検出と、濃縮された血液サンプルからの個々の単一胎児細胞の穏やかな回復を組み合わせて、速度と精度の両方を提供します（図2）。
図2. ALSCellCelector™ シングルセルピッカーを使用した母体血からのシングル胎児細胞の分離と遺伝子分析の典型的なワークフロー。
CFC：循環胎児細胞; CMA：染色体マイクロアレイ分析; NGS：次世代シーケンス。
図3.ALSCellCelector™を使用して検出された胎児細胞のギャラリーの例
図2で説明されているワークフローに従います。
青：DAPI; 緑：胎児細胞特異的抗体のカクテル[画像提供：Arcedi Biotech]
図4. CellCelector™システムによって自動的に保存された画像を選択する前後の例
シングル細胞のピッキング効率：100 ％[画像提供：ArcediBiotech]
クリニックでのセルベースのNIPTの実装
CellCelector™ プラットフォームに基づく新しいcbNIPTメソッドの実証済みの感度と精度により、お客様のARCEDI Biotechは、2018年5月にデンマークの中央地域で出産前ケアにテストを導入することができました。第1トリメスターの組み合わせスクリーニングに基づいて「ハイリスク」（> 1：300）と特定された女性は、現在、無細胞NIPTを伴う細胞ベースの非侵襲的検査、または従来の侵襲的検査のいずれかを選択します。新しいcbNIPTメソッドは、ノーコールをゼロにします。つまり、すべてのケースで胎児細胞が検出および分離されます（図5）。サンプルあたり平均12.8個の胎児細胞が同定されています。以下の図は、単離された胎児細胞の典型的なギャラリーと、この方法を利用して検出された染色体異常の例を示しています。現在、開発されたcbNIPT技術は、異数性、微小重複、10Mbを超える染色体下異常を特定する能力を備えた不均衡な構造再配列とモザイクケース（図6）。最終的な目標は、すべての妊婦にスクリーニング検査を提供することです。
図5. 胎児細胞（栄養膜）のギャラリーは、（Vestergaard et al ら）増加した鼻腔の半透明性を持つ男性の胎児の母体の血液から濃縮および検出されました。細胞はDAPI（青）と胎児細胞特異的抗体のカクテル（緑）で染色されます。CellCelector™ を用いてシングル胎児細胞の検出と分離を行った後、続いてWGAとaCGH分析が行われました。21番染色体の異数性を確認した結果を図6（ケース1）に示します。
図6. 5つの細胞遺伝学的異常症例のaCGH分析の例。1：トリソミー21; 2：トリソミー13（モザイク）; 3：トリソミー2（モザイク）; 4：部分的トリソミー21（12.4 Mb重複）; 5：染色体4pでの31Mbの欠失と染色体8pでの30Mbの重複を含む不均衡な乗換え（Vestergaardらの図）。すべての母体の血液サンプルは、侵襲的検査の前にcbNIPTのために収集され、盲目的に分析されました。
関連する参考文献
- Toft, C.L.F. et al. Cell-based non-invasive prenatal testing for monogenic disorders: confirmation of unaffected fetuses following preimplantation genetic testing J Assist Reprod Genet 38, 1959–1970 (2021)
- Jeppesen L.D., et al. Cell-based non-invasive prenatal diagnosis in a pregnancy at risk of cystic fibrosis Prenat Diagn. 2021 Jan;41(2):234-240
- Hatt L, et al. Cell-based noninvasive prenatal testing (cbNIPT) detects pathogenic copy number variations Clin Case Rep. 2020
- Singh R. et. al. Laboratory challenges with cell-based NIPT. ISPD Global Updates, November 2018
- Vestergaard E.M. et al. - On the road to replacing invasive testing with cell‐based NIPT: Five clinical cases with aneuploidies, microduplication, unbalanced structural rearrangement, or mosaicism. Prenatal Diagnostics 37(11):1120-1124 (2017)
- Kølvraa, S. et al. Genome-wide copy number analysis on DNA from fetal cells isolated from the blood of pregnant women Prenatal Diagnostics 36: 1-8 (2016)
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