做好婚检、产检、新生儿检查是生育健康胎儿的重要保障，其中羊水穿刺这个产前诊断项目却常常让准妈妈们举棋不定。羊水穿刺需要在超声引导下，选好不会伤害到胎盘、胎儿的针刺点，然后将穿刺针穿过腹壁、子宫肌层及羊膜，抽取约20ml羊水，就羊水中的胎儿脱落细胞分析胎儿是否患有某些先天性疾病。羊水穿刺虽然有损伤胎儿、引起流产等风险，但比起唐氏筛查、NIPT等手段检测范围更广、准确性更高，仍然是染色体疾病产前诊断的金标准。
然而，目前产前诊断主要基于DNA监测技术，但大部分（60-70%）的罕见病未能诊断出来。这其中很大程度是由于意义未明变异（variant of uncertain significance，VUS）的存在。VUS占所有变异相当一部分比例，且大多数VUS相当罕见，因此解释起来极为复杂，对孟德尔疾病诊断的及时性造成阻碍。
全球约有7000多种罕见病，超过80%的罕见病是孟德尔疾病（由一对等位基因控制的疾病或病理性状）。《中国罕见病定义研究报告2021》将罕见病定义为“新生儿发病率小于1/万、患病率小于1/万、患病人数小于14万的疾病”。虽然罕见病的发病率极低，但病种数量繁多，加上中国人口基数庞大，总的患者人数并不少。罕见病可用药少，医疗费用高，患儿一旦出生将给家庭和社会带去沉重的负担。
目前，大量的代谢组学、蛋白质组学、甲基化分析、体外或体内功能研究及转录组/RNA测序研究试图通过更好地解释VUS来提升罕见病的诊断率。近些年已发现RNA测序能将诊断率提高10%-36%，对成人不同组织的基因表达谱也建立起了成熟的大型数据库。那么能否为胚胎和胎儿阶段的羊水细胞也建起类似的数据集，并将RNA测序应用到产前诊断中去呢？
为此，香港大学医学院临床医学院儿科及青少年医学系及妇产科临床研究团队对羊水细胞RNA测序的潜在临床效用进行了概念验证研究，相关成果以“Diagnostic potential of the amniotic fluid cells transcriptome in deciphering mendelian disease: a proof-of-concept”为题发表于npj Genomic Medicine。
图1 研究成果（图源：[1]）
研究团队对52个羊水样本进行了RNA测序，结果发现，由于两者在胚胎起源方面的相似性，羊水细胞具有和成纤维细胞相似的基因表达谱。在不同疾病类别中，羊水细胞中表达良好的基因数量也与成纤维细胞相当，远高于全血。而SOX9等基因仅在羊水细胞中表达，也体现出羊水细胞的优势。
图2 羊水细胞和成纤维细胞表现出相似的表达谱（图源：[1]）
此外，虽然皮肤成纤维细胞可以捕获最高比例的表达基因，但需要侵入皮肤或组织检查，因此在产前诊断中受到限制。而比起其他产前诊断技术如绒毛膜取样（Chorionic villus sampling，CVA）检查、胎儿血液采样，羊膜穿刺术的流产风险更低，且不同于CVS取样来自于胎盘组织检测对象较为间接。另外，羊膜穿刺术对于大多数产前诊断实验室而言属于常规程序，这些因素都使得羊水细胞更适合作为产前RNA测序的样本。
为了能将RNA测序应用于临床诊断工作流程，研究人员首先就羊水细胞建立起了基因表达谱的基线，随后将4例具有先天性结构异常的胎儿的RNA数据与既定基线进行了比较。通过与德国慕尼黑大学的合作，研究团队优化了生物信息学方法，加强了对潜在异常值的检测。进一步的深入研究表明，在所有四个受影响胎儿的羊水样本中，都可以在与相应结构先天性异常相关的基因中识别出异常值，这为罕见病诊断在RNA水平上提供了更多证据。
这是一项开创性的概念验证研究，证明了羊水细胞RNA测序作为产前诊断工具和解释VUS的临床效用。该研究还强调了存储羊水细胞以供后续产后基因诊断，阐明疾病后果和验证候选基因的必要性，并建议产前实验室适当建立羊水细胞库系统。
这项研究在2022年美国人类遗传学会（American Society of Human Genetics，ASHG）年会上获选为“审稿人之选（海报摘要前10%）”。ASHG是同类会议中规模最大的会议之一，邀请了来自世界各地的科学家来展示他们的前沿研究成果。
港大医学院临床医学学院儿童及青少年科学系临床遗传专家、同时也是这项研究的资深作者钟侃言（Chung Hon Yin Brian）表示：“非常荣幸港大医学院的研究在这个享有盛誉的国际会议上入选为前10%的海报摘要。RNA测序在解决无法解释的遗传疾病方面具有巨大潜力，我们将继续加强与香港及海内外机构的联系与合作，为国际科学研究作出贡献，为病人及市民大众的健康福祉努力奋进。”
图3 研究团队合影（图源：[2]）
参考资料：
[1]Lee, M., Kwong, A.K.Y., Chui, M.M.C. et al. Diagnostic potential of the amniotic fluid cells transcriptome in deciphering mendelian disease: a proof-of-concept. npj Genom. Med. 7, 74 (2022). https://doi.org/10.1038/s41525-022-00347-4
[2]https://hku.hk/press/c_news_detail_25644.html
