胎儿DNA检测新时代

　　DNA测序已经以一种戏剧性的全新方式进入了医疗界：在早早孕时期检测染色体缺陷。25年来，我们知道，胎儿的DNA痕迹可以通过怀孕母亲的血液来进行检测，然而这些痕迹非常之小，而且到目前为止，我们尚没有技术来检测到DNA正常的多余染色体。

　　在《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine)上发表的一篇研究文章中，戴安娜 碧昂琪(Diana Bianchi)和她的同事们向我们展示了，DNA测序如何能以惊人的准确率帮助检测到多余的染色体。这篇报告开启了胎儿DNA检测的新时代。

　　首先让我们来了解一些背景知识：人体的第21对染色体多出一条变成三条就会引起唐氏综合征(Down syndrome)，这种遗传学疾病导致智力缺陷和生长迟缓。唐氏综合征也被称为“21-三体综合征”，“三体”即染色体变成三条而不是正常的两条。更为少见的爱德华兹综合征(Edwards syndrome)则由人体第18对染色体的三体变异导致，故而又称“18-三体综合征”，其后果要严重得多，大部分妊娠会中途发生终止。而其他染色体的三体变异也通常会导致早产或流产。出于多种原因，准爸妈们都想要知道胎儿是否携带这种不正常的变异因素。

　　上述新检测法的精确率令人印象深刻。在1,914名健康的年轻怀孕妇女中，仅有8人的胎儿染色体出现多余，而这一测试方法将全部8例都检测了出来。最令人印象深刻的是其较低的假阳性率：总体而言，这一新DNA检测法仅报告9例假阳性(21-三体变异或18-三体变异)，而传统的筛查测试尽管也发现了全部的8例真阳性案例，其假阳性结果却高达80例，几乎是DNA测序法的9倍之多。

　　为何这一方法如此重要?在大部分情况下，得到阳性结果的女性会选择羊膜穿刺术，这是一种侵入性检查，医生会用一根长针直接穿入子宫，采集一些羊水样本。一般情况下，羊膜穿刺术能对唐氏综合征做出一个确定的鉴定。采用传统方法的假阳性率非常之高，羊膜穿刺术可推翻95%以上的假阳性结论，而新的DNA测序法的这一比例则仅为55%。或者用碧昂琪等人的话来说：“如果所有得到阳性结果的女性选择进行入侵性检查，那么诊断性入侵性检查的数量将减少89%。”入侵性检查的数量减少89%，这可是一个巨大的幅度，不仅仅意味着成本的降低，也意味着父母压力和胎儿风险的减少(羊膜穿刺术可能会引起流产)。

　　DNA测序法每一年都在变得速度更快、费用更便宜，所以，现在看到这种方法仅被用于检测三染色体细胞，不免令我们有些吃惊。

　　检测多余染色体的困难之处在于，DNA基因序列本身是正常的。如果你对基因进行测序，你不会发现任何显示胎儿拥有多余染色体的变异。而这就是下一代基因测序技术惊人效率起作用的地方。

　　现代测序仪器能在短短几小时时间内对数百万DNA小碎片进行采样。我们可以使用计算机分析法来确定哪些碎片来自于胎儿，以及哪些碎片来自于每条染色体。

　　如果任何染色体出现了三条，那么该条染色体DNA增加的几率上升了50%。基因测序的力量来自于其以大量数据为依托：因为我们可以对每条染色体的许多碎片进行测序，那么50%的上升几率就会较为容易地被检测到。

　　碧昂琪所采用的检测三体变异的方法是2011年艾米赛奈特(Amy Aehnert)及其同事的研究成果，其中一些人也是上述新研究报告的参与者(注：他们使用的是一种名为Bowtie的软件项目来进行分析，该软件由我的学生本 兰米德[Ben Langmead]开发)。这一方法将随着时间的推移而变得更好：进一步降低假阳性率。

　　美国妇产科医师协会(American College of Obstetricians and Gynecologists)早已建议有胎儿染色体异常(多余染色体)风险的孕妇采用DNA检测。确切来说，他们建议高风险孕妇在获得遗传学咨询之后，拥有做胎儿DNA检测的选择权。上述研究是在低风险孕妇人群中进行的，其表明，产前DNA测试的益处应该让所有女性都有权利享受到。

　　没有人喜欢被针戳，但是生病了就万不得已要打针。但是有群人是真的真的怕打针，对，他们就是传说中的晕针患者。据Journal of Family Practice杂志的调查，全美最少有五分之一的人晕针，其中大部分的人则选择逃避打疫苗，但是疫苗是十分重要的预防措施，这毫无疑问会成为公共安全一大隐患。

　　就读于赖斯大学计算机科学专业，19岁的 Greg Allison和他的小伙伴Andy Zhang 和Mike Hua一起研发出了Comfortably Numb麻醉注射器，通过冷却麻痹注射部位，让注射几乎无痛。

　　这个用3D技术打印而成的圆筒状麻醉注射器，不到2英寸长(5厘米)，内含2个隔离区，分别是少量的水和硝酸铵(冰袋的2种成分)。其主要的工作原理就是硝酸铵溶于水吸热。当扭动圆筒状麻醉器时，隔离区之间的薄膜破裂，硝酸铵与水反应，导致底部金属板迅速降温，与金属板接触的皮肤冷却至4.5摄氏度(约40华氏度)，从而达到麻痹皮肤的效果。

　　这个注射器是在赖斯大学“工程120”新生工程设计课程上诞生的，这门课程开设的目的是为了考验学生解决实际问题的能力。Mehdi Razadi博士是德克萨斯心脏研究所一名心胸外科医生，每天要对病人的面部、腹股沟部进行注射，而这些部位的注射给病人带去的是异常的疼痛，为此他希望“工程120”能够研发一个麻醉注射器，在注射前麻痹皮肤以期减轻注射所带来疼痛。

　　为了测试Comfortably Numb麻醉注射器的效果，研发团队用笔代替针头，对6名志愿者进行模拟注射，虽然没有进行临床试验，但是研发团队表示对这个设备非常有信心，肯定能减轻注射疼痛。

　　除了迅速、高效、一次性等优点， Comfortably Numb麻醉注射器不用像针头或其他医疗设备那样要经过监管部门严格复杂的审核，因为麻醉器内的化学物质不会接触皮肤。Comfortably Numb麻醉注射器还获得了赖斯大学最佳新生设计大奖，团队正在申请临时设计专利，并致力于缩小麻醉器，希望能投放市场。

　　Comfortably Numb麻醉注射器投放市场将面临2大问题：

　　注射成本高：

　　估算了一下，麻醉器市场价格在2美元左右(折合人民币13元)，而针头和注射器的平均价格大约在35美分(折合人民币2元)，价格相差6倍。但团队表示，对于进行大量注射工作的医生来说，这个价格还是很值的。

　　注射本质没变：

　　Comfortably Numb麻醉注射器并没有从根本上解决人们对针头的恐惧，因为人们还是要被针头戳。

　　Comfortably Numb麻醉注射器能否真正减少晕针患者的数量，而不是单纯地减轻注射疼痛，目前还不得而知，那就让时间来检验吧。