Các sàng lọc tiền sinh sản thường quy để phát hiện các bất thường nhiễm sắc thể, chủ yếu là tam bội 21, chủ yếu dựa vào các xét nghiệm hóa sinh và siêu âm trong tam cá nguyệt đầu và tam cá nguyệt giữa. Với tỉ lệ dương tính giả 5%, các xét nghiệm thường quy này đạt được tỉ lệ phát hiện trisomy 21 là 60 – 95%. Năm 2008, hai nghiên cứu đã mô tả phương pháp NIPT để sàng lọc trisomy 21 bằng cách giải trình tự cfDNA ở huyết thanh mẹ với tỉ lệ dương tính giả rất thấp. Cả hai nghiên cứu chỉ ra rằng xét nghiệm này có thể giảm tỉ lệ các thủ thuật xâm lấn không cần thiết và giảm xảy thai do xâm lấn. Từ đó NIPT đã được phát triển để phát hiện sớm, một cách an toàn trisomy 21 cũng như các dị bội thể phổ biến khác sử dụng shotgun sequencing, targeted sequencing và  SNP-based sequencing dựa vào cfDNA.

Gần đây, một số nghiên cứu đã đề xuất rằng NIPT áp dụng cho toàn dân có thể mang lại hiệu suất tương đương với nhóm người nguy cơ (dị tật) cao. Một nghiên cứu cho thấy tỷ lệ phát hiện Trisomies 2118 cao trong 11.105 ca thai đơn, trong đó hơn 65% có nguy cơ cao. Trong một nghiên cứu khác, NIPT đã cải thiện đáng kể trị số tiên lượng dương tính (PPV) so với sàng lọc thông thường trong một nhóm nhỏ 1914 phụ nữ từ toàn dân. Tuy nhiên, những nghiên cứu này được thực hiện ở những quần thể có số lượng nhỏ mang thai với nguy cơ thấp và việc đánh giá một bộ dữ liệu lâm sàng lớn về hiệu quả của NIPT trong toàn dân là rất cần thiết.

Nghiên cứu này dựa trên dữ liệu lâm sàng từ 146.958 xét nghiệm NIPT ở Trung Quốc đại lục, dữ liệu lớn nhất theo chúng tôi được biết. Mục tiêu chính là báo cáo hiệu quả của NIPT trong việc phát hiện các bộ ba 21, 18 và 13 cho mục đích dịch vụ lâm sàng quy mô lớn, từ đó khẳng định chất lượng của nó. Các nguyên nhân NIPT dương tính giả và âm tính giả đã được nghiên cứu. Từ một tập hợp mẫu đã có kết quả lâm sàng, hiệu suất của NIPT trong việc phát hiện trisomy 21 ở các đối tượng có nguy cơ cao và nguy cơ thấp được so sánh.

Phương pháp

Kết quả

Thông tin nhân khẩu học của 146958 ca mang thai được trình bày trong bảng 1, trong đó 802 ca thai đôi. Tuổi mẹ trung bình là 30.9 (18–46) tuổi, tuổi thai trung bình lúc làm NIPT là 18.7 (9–36) tuần. 69.28% mẫu được thu từ những phụ nữ dưới 35 tuổi và đại đa số thu mẫu khi thai kỳ ở tam cá  nguyệt giữa.

Trong 146.958 kết quả NIPT thu được, 1578 (1.07%) mẫu dương tính, trong đó 1107 ca mang trisomy 21, 352 ca mang trisomy 18 và 119 ca mang trisomy 13. Sau khi tư vấn, 1055 (68.86%) trong số các ca dương tính này đã làm tiếp xét nghiệm chẩn đoán trước tính, từ đó 719 ca trisomy 21, 167 ca trisomy 18 và 22 ca trisomy 13 đã được xác nhận nhờ nhiễm sắc thể đồ, trong khi 54, 50 và 43 ca trisomy 21, 18, 13 có xét nghiệm thêm nhưng không xác nhận được kết quả.

Kết quả lâm sàng của các ca dương tính nhưng không làm thêm xét nghiệm tiền sinh sản thu được khi khám sức khỏe sau sinh. Bảy ca trisomy 21, 1 ca trisomy 18 và 2 ca trisomy 13 được báo cáo là có kiểu hình bình thường, trong khi chỉ có một ca trisomy 21 được báo cáo có hiểu hình đặc trưng của hội chứng Down lúc sinh. 121 ca trisomy 21, 63 ca trisomy 18 và 21 ca trisomy 13 đã đình chỉ thai kỳ tự nguyện do các kết quả siêu âm bất thường (tăng độ mờ da gáy, khuyết tật tim); 11 ca trisomy 21, 11 ca trisomy 18 và 2 ca trisomy 13 đã chết non hoặc sảy thai tự nhiên.

 Có 283 ca không thể thu được kết quả sau sinh, tuy nhiên 232 (81.98%) ca trong số đó có ít nhất 1 yếu tố nguy cơ cao (tuổi mẹ cao, kết quả sàng lọc Down cho nguy cơ cao trước đó, siêu âm bất thường), điều này phù hợp với tỉ lệ các ca dương tính xác nhận bởi NIPT trong nhóm phụ nữ nguy cơ cao.

Tổng cộng có 145 380 phụ nữ có kết quả NIPT âm tính, tất cả những người này được liên lạc qua các cuộc phỏng vấn qua điện thoại 1 tháng sau ngày sinh dự kiến của họ (Hình 1). Kết quả theo dõi thông tin thu được từ 111 594 trường hợp ( 76,76%): 106 989 trường hợp sinh con sống với kết quả khám sức khỏe sau sinh bình thường (trong số này có 405 trường hợp cũng làm thêm xét nghiệm chẩn đoán xâm lấn, chủ yếu là vì lo lắng, và được xác nhận là bình thường); 4605 trường hợp còn lại trẻ sơ sinh bị dị tật bẩm sinh nwhng được xác nhận là không liên quan đến trisomy. Sảy thai xảy ra ở 678 trường hợp và 33 099 trường hợp không có dữ liệu về kết quả lâm sàng.

Trong số tất cả các trường hợp âm tính với NIPT, 9 kết quả âm tính giả đã được báo cáo thông qua chương trình bảo hiểm của chúng tôi, tất cả đều được xác nhận bởi các nghiên cứu tế bào học (Hình 1); 6 ca sinh sống sót có kiểu hình điển hình của trisomy 21 đã được báo cáo ngay sau khi sinh và được xác nhận bởi kết quả tế bào học sau đó. Ba trường hợp đã chấm dứt thai kỳ do dị tật phát triển nghiêm trọng nhìn thấy được khi kiểm tra siêu âm, và sau đó được xác nhận là trisomy 18 bằng cách kiểm tra tế bào học.

Do đó, trong quần thể 146 958 ca mang thai này, kết quả NIPT được xác nhận lại bằng tế bào học hoặc kiểu hình ở 1066 trường hợp NIPT dương tính và 111 603 trường hợp NIPT âm tính, chiếm tổng cộng 76,67% quần thể, bao gồm cả thai đôi. Trong nhóm này, có 720 trường hợp dương tính thật, 61 trường hợp dương tính giả và 6 trường hợp âm tính giả trisomy 21, dẫn đến độ nhạy 99,17% và độ đặc hiệu 99,95% (Bảng 2).

Có 802 ca mang thai đôi; từ nhóm này, xác nhận bằng nhiễm sắc thể đồ chỉ ra NIPT có độ nhạy 100% và độ đặc hiệu 99.5% với trisomy 21.

Trong các mẫu có dữ liệu kết quả, 72.382 trường hợp được phân loại là nguy cơ cao đối với dị tật và 40.287 trường hợp còn lại được phân loại là nguy cơ thấp (Bảng 1). Hiệu suất của NIPT trong việc phát hiện trisomy 21 được so sánh ở cả hai nhóm trong Bảng 3.624 trường hợp dương tính thật, 39 trường hợp dương tính giả và 5 trường hợp âm tính giả được quan sát thấy trong nhóm có nguy cơ cao cho thấy độ nhạy 99,21%, độ đặc hiệu 99,95% và trị số tiên đoán dương tính (PPV) 94,12%. Trong khi đó, 96 trường hợp dương tính thật, 22 trường hợp dương tính giả và 1 trường hợp âm tính giả được quan sát thấy ở nhóm nguy cơ thấp, dẫn đến độ nhạy 98,97%, độ đặc hiệu 99,95% và PPV 81,36%. Phân tích thống kê bằng Fisher cho thấy không có sự khác biệt đáng kể (độ nhạy, 99,21% so với 98,97% (P = 0,82); độ đặc hiệu, 99,95% so với 99,95% (P = 0,98)) về hiệu suất NIPT giữa hai nhóm này, ngoại trừ việc PPV giảm trong nhóm có nguy cơ thấp (Bảng 3), được dự đoán ​​là do tỷ lệ trisomy 21 thấp hơn. Do các trường hợp dương tính trong nhóm có nguy cơ thấp chiếm tỉ lệ nhỏ, hiệu quả NIPT không được tính toán và so sánh với trisomies 18 và 13.

Tổng cộng có 157 kết quả NIPT dương tính giả và 9 kết quả NIPT âm tính giả được xác định trong nghiên cứu này; 41 trường hợp có liên quan các yếu tố sinh học, bao gồm 27 trường hợp CNV của mẹ và 12 trường hợp khảm gây ra kết quả dương tính giả và 2 trường hợp khảm nhau thai (CPM) gây ra kết quả âm tính giả (Bảng 4 và 5) . Các trường hợp còn lại không có dấu hiệu của yếu tố sinh học và không thể xác nhận, chủ yếu vì thiếu mẫu.

Trong số các trường hợp dương tính giả, 27 trường hợp có đứt gãy nhiễm sắc thể và có dấu hiệu của CNV của mẹ (Bảng 4). Việc xác nhận sử dụng giải trình tự tế bào bạch cầu của mẹ (WBC) cho thấy 21/27 trường hợp có sự lặp đoạn nhiễm sắc thể của mẹ, từ 0,5 Mb đến 14 Mb trên các nhiễm sắc thể có liên quan, bao gồm 13 trường hợp trisomy 21, 6 trường hợp trisomy 18 và 2 trường hợp trisomy 13. Mười hai trường hợp nghi ngờ khảm thai nhi hoặc khảm nhau thai.

Thảo luận

Điểm mạnh thứ nhất của nghiên cứu này là ước tính độ nhạy và độ đặc hiệu của NIPT trong quần thể lớn với các kết quả tế bào học hoặc kiểu hình. Các kết quả của chúng tôi chỉ ra NIPT trong thực hành lâm sàng quy mô lớn này có độ nhạy cao (99.17%, 98.24% và 100%) và độ đặc hiệu cao 99.95%,
99.95% và 99.96%) cho 3 hội chứng trisomy 12, 18, 13. Khi so với các nghiên cứu ở nhóm người dân nguy cơ cao, các kết quả của chúng tôi cho thấy hiệu quả xét nghiệm tương đương, nếu không nói là tốt hơn. Vì thế với quy trình và quản lý chất lượng chặt chẽ, hiệu quả lâm sàng của NIPT không bị giảm đi khi thực hành ở quần thể lớn.

Một điểm mạnh khác của nghiên cứu này là việc so sánh hiệu quả xét nghiệm NIPT ở nhóm 72.382 ca nguy cơ cao với 40.287 ca nguy cơ thấp, so sánh lớn nhất từ trước tới nay. Ở đây, chúng tôi đã xác định nhóm nguy cơ thấp dựa vào các tiêu chí nghiêm ngặt. Kết quả của chúng tôi chỉ ra độ nhạy tương đương (P=0.82) và độ đặc hiệu tương đương (P = 0.98) đối với trisomy 21 trong nhóm nguy cơ cao và nguy cơ thấp, bổ sung vào dữ liệu gần đây vốn chỉ đánh giá trị số tiên lượng dương tính (PPV). Mặc dù NIPT được khuyến nghị chỉ cho nhóm nguy cơ cao, lượng cff-DNA tương tự cũng được phát hiện gần đây ở nhóm nguy cơ thấp, điều này đưa đến cơ sở cho việc thực hiện đồng bộ NIPT trong toàn dân. Tuy nhiên, PPV giảm ở nhóm nguy cơ thấp do tỉ lệ bị bệnh thấp hơn đã tái khẳng định rằng NIPT không nên được dùng như là xét nghiệm chẩn đoán và rằng việc xác nhận lại bằng xét nghiệm xâm lấn là cần thiết.

Một số nguyên nhân giải thích cho các kết quả NIPT âm tính giả và dương tính giả: lượng DNA thai nhi thấp, bất thường nhiễm sắc thể của mẹ, bất đồng nhất về gen giữa thai nhi và nhau thai (CPM), khảm ở thai nhi, song thai tiêu biến. Trong nghiên cứu này, DNA thai nhi thấp có lẽ không phải nguyên nhân chính do các ca âm tính/dương tính giả trong dữ liệu của chúng tôi đều có lượng DNA thai nhi cao hơn yêu cầu của xét nghiệm NIPT. Ngược lại, các nhân tố sinh học khác như tình trạng CNV và CMP của mẹ có vai trò quan trọng trong các kết quả sai. Ngoài ra, CNV (biến dị số bản sao của một đoạn DNA) của thai nhi và khảm thai nhi cũng được báo cáo là gây âm tính giả. Các nhân tố này nên được xem xét kỹ khi phân tích kết quả NIPT, và tư vấn di truyền sau sàng lọc nên được cung cấp cho thai phụ. Vì thế chúng tôi khuyến nghị rằng  các ca có CNV hoặc khảm được xác nhận bởi NIPT nên được xác nhận lại nguồn gốc bất thường sử dụng mẫu bạch cầu của mẹ, dịch ối hoặc sinh thiết nhau thai.

Hầu hết các trường hợp nghi ngờ khảm hoặc CPM không thể được xác nhận, chủ yếu là do khó lấy mẫu xác nhận và không đủ số lượng tế bào (~20 tế bào) để kiểm tra trong quá trình phân tích tế bào học thông thường. Chúng tôi không thể xác minh song sinh tiêu biến trong nghiên cứu này, do thiếu thông tin siêu âm về các trường hợp. Ngoài ra, do bệnh nhân từ chối xét nghiệm thêm, chúng tôi không thể xác nhận lý do cho một trường hợp dương tính giả với nhiều dị tật nhiễm sắc thể, có thể liên quan đến bệnh ác tính ở mẹ. Khoảng hai phần ba kết quả NIPT sai không có yếu tố sinh học nào rõ ràng để làm lời giải thích. Điều này có lẽ phản ánh độ phân giải không đủ của nhiễm sắc thể đồ thông thường trong việc xác định khảm và CNV nhỏ so với NIPT. Với các phương pháp xác nhận được cải thiện như microarray, nhiều yếu tố sinh học có thể được xác định trong các trường hợp NIPT dương tính và âm tính giả này.

Hạn chế của nghiên cứu này là việc theo dõi không đầy đủ các kết quả NIPT, nên có thể đưa ra đánh giá hiệu suất thiên lệch. Trong các trường hợp dương tính với NIPT, chỉ có 66,8% phụ nữ cung cấp kết quả chẩn đoán xác nhận, chủ yếu là do họ từ chối cung cấp kết quả lâm sàng (17,9%) hoặc họ đã chấm dứt thai kỳ (13,0%). Điều này nêu lên tầm quan trọng của việc tăng cường tư vấn di truyền trong việc sử dụng NIPT trong tương lai và tránh nguy cơ lạm dụng xét nghiệm này như một phương pháp chẩn đoán. Tuy nhiên, dữ liệu kết quả có được từ gần 77% dân số và các đặc điểm nhân khẩu học của phân nhóm này tương tự như dữ liệu của toàn dân. Do đó, hiệu suất dựa trên phân nhóm này đại diện tốt cho tổng dân số. Cuối cùng, với chương trình bảo hiểm được vận hành tốt để khuyến khích xác nhận kết quả và tích cực báo cáo kết quả âm tính giả, khả năng kết quả sai NIPT mà không được báo cáo là thấp.