谈一谈“无创亲子鉴定”背后的遗传学原理

2023.12.29 责任编辑:陈醒 阅读量:370

无创亲子鉴定,也称为“无创胎儿亲子鉴定”、“无创产前亲子鉴定”、“无创孕期亲子鉴定”等,与无创唐筛(NIPT)类似。无创唐筛是通过孕妇外周血检测胎儿是否有唐氏综合征。而无创亲子鉴定,顾名思义,就是通过检测孕妇外周血,来检测胎儿的父权指数(通俗点说,就是看一下哪个是胎儿的爸爸)。
无创亲子鉴定是利用新一代高通量测序平台对母体静脉血中的游离DNA片段(包括胎儿游离DNA)进行测序、生物信息分析,从中获取胎儿的DNA遗传信息。同时,根据孟德尔遗传规律比对分析假定父亲DNA信息来实现亲子关系的确定。
无创亲子鉴定,是相对于有创亲子鉴定而言的,所谓有创,一般指胎儿期间,取胎儿的绒毛,或者羊水进行基因扩增检测。这种采样需要有资质的医院,对胎儿来说有一定侵入性,因此也带来一定的流产风险。
无创亲子鉴定,只需要抽取孕妇的外周血,就可以对胎儿做亲子鉴定,并且在怀孕9周左右就可以。至于为什么不能等到出生再做亲子鉴定,或者19周以后做羊水亲子鉴定?这个懂的自然懂。今天只谈技术原理,至于无创亲子鉴定有什么应用场景,或者后续该怎么办,请自行脑补。
支撑原理:
1997年,香港大学卢煜明教授团队(Lo Y M. et al. 1997. Lancet)发现了胎儿的无细胞DNA(cfDNA)及完整胎儿细胞可通过脐带进入母体参与血液循环。因此,分析这部分胎儿遗传物质,能够较早的进行非侵入性产前基因诊断(包括无创唐筛,无创单基因病检测等),怀孕9周-12周,胎儿的cfDNA约占母体血清中cfDNA的2-5%,在12周后,一般能达到5%甚至更多。
提取母体血清中所有的cfDNA,然后利用多重扩增子,对5000-8000个SNP位点进行多重扩增(SNP,单核苷酸多态性,基于SNP的亲子鉴定又称为第三代亲子鉴定),对扩增产物进行几千重的测序,然后从这8000个位点中挑选出有统计价值的结果,即可做父权指数的分析,符合孟德尔遗传规律用来做统计的这些点又称为“信息位点”。
举个例子,在某个位点母亲的基因型是AA型,父亲是TT型,则胎儿就必然从母亲那遗传到一个A,从父亲那遗传到一个T。在45号位点,父亲的一对等位基因是TT型,母亲也是TT型,那理论上这对生物学夫妻的胎儿基因型应该是TT型,而在这里检测到了CT型,说明这个信息位点为错配。虽然平时测序环节中,也会有错误,大约1%不到,但只要有几百个符合要求的点能纳入统计,那最终的结果还是非常准确的。
除了夫妻位点都一致的情况,其他还是有很多情况是可以被纳入统计的,我们假定孕10周,胎儿的cfDNA占血清cfDNA的5%;测序深度1000重,则胎儿的cfDNA平均能被测到1000*5%=50次,很多情况可以进行统计。
只要偏离这个区间的,就可以被认为是错配。
针对符合的点,做一个绿色标记,对不符合(错配)的点,做一个红色标记,通过统计学,就非常容易给出一个父权或非父权的概率。
如上图:所有检测位点在染色体上的分布。最外圈为染色体,内侧三个圈为待测样品,母本样品和胎儿样品的SNP分布,灰色为非信息位点,绿色为符合孟德尔遗传定律的信息位点;红色为不符合孟德尔遗传定律的信息位点。左图为待测样品不符合亲子关系的对照示意图;右图为待测样品符合亲子关系的对照示意图。
会有人问,为何右边符合亲子关系的,也有这么多个位点是红色标记的啊,这是由于测序有一定的错误率,PCR扩增会出错,测序会测错,所以100个点有1个点(8000个点,有几十个位点)出错,很正常,这并不会影响统计结果。
这个技术受哪些外界因素干扰?
1、 双胎,半年内有输血史,干细胞移植史的一般不行,因为输入了很多外源的DNA,这些DNA本就与自身的不同,没办法做计算;
2、 孕周太小不行,一般建议大于5周比较保险。小于5周,胎儿cfDNA占比小,那可能测到的有用信息位点太少不足以统计,需重新送样。
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DNA鉴定

根据孟德尔遗传定律(亲子鉴定的理论基础),孩子身上的遗传物质一半来自于生物学父亲(简称“生父”),一半来自于生物学母亲(简称“生母”),每个基因座上的两个等位基因也分别来自生父和生母。DNA亲子鉴定就是根据科学技术将子女的DNA信息与父亲、母亲的DNA信息相比对,如果符合即是亲生关系,不符则非亲生。

蓝沙生物依托自主研发的多项国家专利技术,向广大社会公众提供准确、可靠的亲子关系鉴定服务。蓝沙实验室采用高通量测序技术,并配备市面先进检测设备;为确保结果的准确性,实施了包含样本质检、生产质检、报告质检三层质检流程,结合生物信息分析与计算机数据分析技术,对检测过程进行严格的质量监控和比对,确保每一位客户都能得到精确可靠的鉴定结果。