近日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究院、廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院楊朝勇教授研究團(tuán)隊(duì)在國際著名的微流控技術(shù)雜志《芯片實(shí)驗(yàn)室》(Lab on a chip)在線發(fā)表了題為“Frequency-Enhanced Transferrin receptor Antibody-Labelled Microfluidic Chip (FETAL-Chip) enables efficient enrichment of circulating nucleated red blood cells for non-invasive prenatal diagnosis”的研究論文。使用非侵入式芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，在妊娠早期，利用2毫升外周血即可幫助孕婦檢測到胎兒遺傳信息，實(shí)現(xiàn)遺傳異常的診斷。
目前產(chǎn)前診斷測試的金標(biāo)準(zhǔn)包括羊膜穿刺術(shù)或從胎盤細(xì)胞中取樣(絨毛膜取樣)，兩者都有可能誘發(fā)流產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn);而基于胎兒游離DNA的無創(chuàng)產(chǎn)前檢測技術(shù)目前局限于21、18、13三體的篩查，并存在較高的假陽性現(xiàn)象。亟需發(fā)展一種檢測更大范圍遺傳異常的可靠工具，為家庭和醫(yī)療保健供應(yīng)商提供更多的遺傳相關(guān)信息。孕婦外周血中存在的胎兒細(xì)胞是在母體和胎兒進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)交換的過程中，從滋養(yǎng)層脫落或者臍帶血中進(jìn)入到母體外周血循環(huán)的少量胎兒細(xì)胞。這些循環(huán)胎兒細(xì)胞具有胎兒全部的基因組信息，特異性標(biāo)志物及胎-胎之間不存在干擾等優(yōu)勢。被認(rèn)為是最具有潛力的產(chǎn)前診斷研究對(duì)象。循環(huán)胎兒細(xì)胞應(yīng)用于無創(chuàng)產(chǎn)前診斷最大的瓶頸是極其稀少的含量以及相當(dāng)復(fù)雜的背景干擾。通常1 mL外周血中含有10?個(gè)紅細(xì)胞，10?個(gè)白細(xì)胞，而可能只含有1~10個(gè)胎兒細(xì)胞，在如此龐大復(fù)雜的正常細(xì)胞背景干擾下，很難實(shí)現(xiàn)高靈敏、高特異的胎兒細(xì)胞捕獲以及胎兒基因的分析。
楊朝勇教授所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一挑戰(zhàn)性課題，發(fā)展了基于流體力學(xué)分離與免疫識(shí)別的胎兒細(xì)胞捕獲芯片(FETAL-Chip)。該芯片內(nèi)構(gòu)建了成千上萬個(gè)表面修飾有抗體的微柱陣列，陣列排布方式根據(jù)確定性側(cè)向位移分離原理設(shè)計(jì)，使得通道到芯片中的胎兒細(xì)胞能夠不斷與微陣列表面的抗體進(jìn)行碰撞，實(shí)現(xiàn)選擇性“增頻”效應(yīng)，有效提高捕獲效率。該設(shè)計(jì)有效結(jié)合了胎兒細(xì)胞在物理性質(zhì)及表面標(biāo)志物與背景細(xì)胞的差異，實(shí)現(xiàn)了胎兒細(xì)胞的高效富集。通過對(duì)不同孕周的孕婦外周血樣本進(jìn)行測試，該團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了FETAL-Chip能夠在孕早期就實(shí)現(xiàn)對(duì)胎兒細(xì)胞的有效分離，并通過特異性Y染色體基因分析的方法，確認(rèn)了胎兒細(xì)胞的來源。該方法耗血量少(2毫升)、檢測時(shí)間早、基因覆蓋率高、遺傳篩查范圍廣，有望發(fā)展成為新一代的無創(chuàng)產(chǎn)前診斷技術(shù)。
近年來，楊朝勇研究員所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)長期從事生物分析化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)研究，在體外診斷、微流控技術(shù)、液體活檢、單細(xì)胞分析等方向取得了一系列創(chuàng)新性成果。
