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NIPT検査の詳細データ:
インビテの非侵襲的出生前診断(NIPT)

安全で、包括的で、正確なNIPT

Invitae(インビテ)は、全ゲノム配列を用いた非侵襲的出生前診断(Non-invasive prenatal testing:NIPT)手法の広範な検証により、一般的な異数性、微小欠失、および胎児の性別予測の精度が99%以上であることを示し、10週という早い時期に包括的で正確なNIPTオプションを提供しています。
出生前に染色体異常を検出することで、妊娠中の親は十分な情報を得た上で生殖に関する意思決定を行うことができ、介入やその他の予測指導を早期に受けることができます。

非侵襲的出生前診断(NIPT)

非侵襲的出生前診断(NIPT)は、新型出生前診断または無細胞DNA(cfDNA)検査としても知られており、妊婦の血液中を循環している胎盤のcfDNAに異数性(染色体数の異常)がないかどうかを評価します。
また、非侵襲的出生前診断(NIPT)は、非侵襲的であり、侵襲的な方法のような流産の危険性もありません。
非侵襲的出生前診断(NIPT)は、使用する技術や検査室によって、一部の染色体のみを分析するものから、すべての染色体をスクリーニングするものまで様々です。

American College of Obstetricians and Gynecologists(ACOG)は現在、13番染色体、18番染色体、および21番染色体が関与する異数性の定期的なスクリーニングをサポートしています。1

また、日本国内では、日本産科婦人科学会は、現在、13,18,21番の染色体の異数性の検査を35歳以上の妊婦に限るなど限定して、認定の医療機関において検査を行うこととしております。

妊娠中の染色体異常

全染色体異数性の発生率は、母体の年齢とともに増加します。
これらの異常のほとんどは、胚の着床を妨げたり、流産の原因となったりして、生命を維持することができません。
少数の全染色体異数性(図1)は、妊娠中に許容され、生児を出産することができます。
性染色体以外の染色体を含む最も一般的な異数性は、21トリソミー(T21)、18トリソミー(T18)、13トリソミー(T13)です。
トリソミーとは、2本ではなく3本の染色体が存在することを指し、モノソミーとは、1本の染色体しか存在しないことを指します。
21トリソミー 、 18トリソミー 、 13トリソミー の赤ちゃんが妊娠中に生存した場合、知的障害や身体的な先天性障害があります。
また、性染色体異数性(X染色体とY染色体の異数性)には様々なタイプがありますが、これらは臨床症状が軽いため、妊娠前に診断されることはあまりありません。

染色体異常には、サブクロモゾーム欠失(微小欠失)があります。
微小欠失は、その大きさや位置によって、知的障害や発達障害など、さまざまな臨床症状を引き起こします。
微小欠失症候群の多くは、出生後に初めて診断されます。

全染色体異数性の発生率とは異なり、微小欠失の発生率は母親の年齢とは関係ありません。

すべての母親の年齢層における微小欠失症候群の頻度は非常に高く、NIPTの検査法は技術的にそれらを検出することができるため、NIPT検査には一般的な微小欠失の検査オプションが含まれていることが多くなっています。(現在、日本国内の認定検査機関では微小欠失の検査はできず、無認可の医療機関においてのみ検査が実施されております。)

図1:出生前または1歳未満の赤ちゃんに観察される染色体異常の種類の内訳

注意すべき点は、微小欠失のグラフ項目には、観察されたすべての微小欠失が含まれることです(最も頻度の高いものだけではありません)。

引用元 : Wellesley D, et al. (2012).2

インビテのNIPTアプローチと提供物

インビテは、母体の血液から胎児の染色体異常を正確にスクリーニングするために、カスタム開発した次世代シーケンサーとバイオインフォマティクスを用いて、全ゲノムシーケンス(WGS)法を開発し、検証しています。
WGS法はNIPTとして確立されており、一般的な異数性を検出するための優れた感度と特異度を持つことが多くの研究で示されています。

また、WGSを用いたNIPTは、一塩基多型に依存する他のNIPT法よりも、特に血液サンプル中の母体DNAに比べて胎児DNAの濃度が低い場合(すなわち、胎児率(FF)が低い場合)に優れた性能を発揮します。3,4

インビテのNIPTで検出される染色体異常は次の表1のとおりです。

単胎妊娠の場合、WGS法は、一般的な三分体(T13、T18、T21)、性染色体異数体、特定の一般的な微小欠失(1p36.3-p36.2、4p16.3-p16.2、5p15.3-p15.1、15q11.2-q13.1、22q11.21)を正確に検出することができます。
双子妊娠の場合は、T13、T18、T21のほか、Y染色体の存在も正確に検出できます。

1 インビテのNIPT検査の内容

トリソミーのスクリーニング微細欠失症のスクリーニング性染色体異常のスクリーニング
Down syndrome
Trisomy 21
1p36 deletion syndromeTurner syndrome
Monosomy X
Edwards syndrome
Trisomy 18
DiGeorge syndrome
22q11.2 deletion syndrome
Triple X syndrome
47,XXX
Patau syndrome
Trisomy 13
Angelman syndrome/ Prader-Willi syndrome 15q11.2 deletion syndromeKlinefelter syndrome
47,XXY
Cri-du-chat syndrome
5p15.2 deletion syndrome
Jacob’s syndrome
47,XYY
Wolf-Hirschhorn syndrome
4p16.3 deletion syndrome

※ 双子妊娠の場合は利用できません

インビテによるNIPTの実施方法

NIPT検査は、妊娠10週目以降に採取された母体の血液サンプルを用いて実施されます。

母体血漿(ぼたいけっしょう)からトータルcfDNAを分離した後、DNA断片を増幅し、0.4x-4xのカバレッジ深度を持つ超並列WGSを行います。コピー数とFFは、カスタム開発されたバイオインフォマティクス・パイプラインを用いて解析されます。

対象となるすべての染色体のシーケンスリードの数と分布を測定し、その分布を、正常な数の染色体を持つ2倍体サンプルを用いて設定したコピー数ベースラインで正規化します。その後、DNA断片のサイズやY染色体由来の配列リードの有無など、胎盤由来と母体由来のDNA断片の違いから比率を推定し、各サンプルのFFと胎児の性別を判定します。報告対象となるゲノム領域のコピー数が予想されるパターンから逸脱した場合(特定の染色体や染色体下領域からのシーケンスリードの過不足が原因)、それは報告対象となる胎児のコピー数異常として注釈されます。

図2は、21番染色体由来の余分なシーケンスリードに基づいて、21トリソミーのリスクが高まった胎児のNIPS結果の一例を示しています。

染色体ごとの母体と胎児のDNAリードの量を表しています。

21番染色体のシークエンスリードが過剰であること(紫色)を示しており、21トリソミーであることがわかります。
上と下の緑色の実線は、正常な核型と比較して、トリソミー(染色体の増加)とモノソミー(染色体の減少)が予想される位置を示しています。緑色の線は、各サンプルのFFに対する相対値。

NIPSアッセイの検証

方法

インビテ社のNIPT法の精度、検出限界(LOD)(染色体異常が高い確率で検出されると予想される最低のFF)、および精度は、1,200以上のユニークなサンプルを用いて検証されました。これらのサンプルの大部分は、WGS法によるNIPTを受けたことがあり、サンプルのサブセットは診断結果(診断テストや臨床結果に基づく)が分かっていました。インビテ社のアッセイは、FFが1%と低いサンプルを正確に報告するように設計されています。アッセイの総合的な性能はバリアントごとに評価し、FFが1〜4%のサンプルとFFが4%以上のサンプルで比較しました。より低いFFでのアッセイ性能を調べるために、異数体と異数体の様々な混合物からなる滴定サンプルセットを用いて、LOD試験を実施しました。

結果

インビテの検証サンプルセットにおけるFFの平均値は12.85%(±5.1%)で、平均妊娠期間は15.2週(±5.5週)でした。

表2は、これらのサンプルにおけるバリアント別の感度、特異度、精度の検証データをまとめたものです。
この結果から、インビテのNIPT法は、単胎妊娠と双胎妊娠の両方において、FF≧1%、妊娠期間≧10週で分析されたすべての報告すべき染色体異数性に対して、高い感度と特異度を示していることがわかりました。
LOD(検出限界)試験では、すべての報告対象となる全染色体異常について、約1%のFFで95%の信頼度を示しました。精度(run間およびrun内)は、5p15.3-p15.1が90%であったのを除いて、すべての報告対象となる異数性および微小欠失について、FFが4%を超えると100%でした。

表2:感度、特異度、精度

単生児:

染色体/
バリアント
感度95% CI特異度95% CI精度95% CI
T13≧99.99 (12/12)73.54-100.099.69 (973/976)99.10-99.9499.70 (985/988)99.12-99.94
T18≧99.99 (32/32)89.11-100.0≧99.99 (946/946)99.61-100.0≧99.99 (978/978)99.62-100.0
T21≧99.99 (50/50)92.89-100.099.89 (900/901)99.38-100.099.89 (950/951)99.42-100.0
XY≧99.99 (44/44)91.96-100.0≧99.99 (516/516)99.29-100.0≧99.99  (560/560)99.34-100.0
XX98.33 (59/60)91.06-99.9699.14 (462/466)97.82-99.7799.05 (521/526)97.8-99.69
X0≧99.99 (10/10)69.15-100.099.89 (893/894)99.38-100.099.89 (903/904)99.39-100.0
XXY≧99.99  (8/8)63.06-100.0≧99.99  (899/899)99.59-100.0≧99.99  (907/907)99.59-100.0
XXX≧99.99 (1/1)2.50-100.099.89 (872/873)99.36-100.099.89 (873/874)99.36-100.0
XYY≧99.99 (3/3)29.24-100.0≧99.99 (916/916)99.60-100.0≧99.99  (919/919)99.06-100.0

双生児:

染色体/
バリアント
感度95% CI特異度95% CI精度95% CI
T13≧99.99 (1/1)2.50-100.0≧9.99 (119/119)96.95-100.0≧99.99 (120/120)96.97-100.0
T18≧99.99 (1/1)2.50-100.0≧99.99 (119/119)96.95-100.0≧99.99 (120/120)96.97-100.0
T21≧99.99 (2/2)15.81-100.0≧99.99 (116/116)96.87-100.0≧99.99 (118/118)96.92-100.0
Y有り≧99.99 (1/1)2.50-100.0≧99.99 (33/33)89.42-100.0≧99.99 (34/34)89.72-100.0
Y無し≧99.99 (1/1)2.50-100.0≧99.99 (73/73)95.07-100.0≧99.99 (74/74)95.14-100.0

微細欠失:

染色体/
バリアント
感度95% CI特異度95% CI精度95% CI
1p36≧99.99 (5/5)47.82-100.0≧99.99 (227/227)98.39-100.0≧99.99 (232/232)98.42-100.0
4p16.3-p16.2/Wolf-Hirschhorn≧99.99 (3/3)29.24-100.0≧99.99 (229/229)98.4-100.0≧99.99 (232/232)98.42-100.0
5p15.3-p15.1/Cri-du-chat85.71 (6/7)42.13-99.64≧99.99 (225/225)98.37-100.099.57 (231/232)97.62-99.99
15q11.2-q13.1/Prader-Willi & Angelman≧99.99 (7/7)59.04-100.099.56 (224/225)97.55-99.9999.57 (231/232)97.62-99.99
22q11.21/ DiGeorge75.00 (3/4)19.41-99.37≧99.99 (226/226)98.38-100.099.57 (229/230)97.60-99.99

*これらは予備的なデータであり、今後も継続してモニタリングを行い、成果を収集していきます。
略語 CI=confidence interval(信頼区間)

概要(まとめ)

インビテが実施したWGSベースの広範なNIPT検証研究では、低いLOD(検出限界)、1%という低いFFにおいて、すべての報告対象となる染色体異常について、99%以上の精度、高い精度が示されました。

参考文献:

  1. Committee on Practice Bulletins—Obstetrics, Committee on Genetics, and the Society for Maternal-Fetal Medicine. Practice bulletin no.163: screening for fetal aneuploidy. Obstet Gynecol. 2016;127(5):e123–37.
  2. Wellesley D, et al., Rare chromosome abnormalities, prevalence and prenatal diagnosis rates from population-based congenital anomaly registers in Europe. Eur J of Hum Gen. 2012;20(5):521–6.
  3. Artieri CG, et al. Noninvasive prenatal screening at low fetal fraction: comparing whole-genome sequencing and single-nucleotide polymorphism methods. Prenat. Diagn. 2017;37(5):482–90.
  4. Hancock S, et al. Clinical experience across the fetal-fraction spectrum for a non-invasive prenatal screen with low test-failure rate. Ultrasound Obstet Gynecol. Published online October 31, 2019.

※インビテ社は、非侵襲的出生前診断をNon-invasive prenatal screening: NIPSと表記していますが、当社では、日本で馴染みが深いNon-invasive prenatal testing: NIPTとして表記しています。

上記資料は、Invitae社のInvitae NIPS White Paperを翻訳したものです。
原文(英語)はこちらでご確認ください。

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