蛋白质组学用于异倍体的产前筛查和诊断

当前胎儿异倍体的筛查依靠生物化学和超声测量，而且需要提高敏感性和特异性来减少承受侵入性诊断操作的孕妇的数量，比如羊膜穿刺术。蛋白质组学技术使得以高通量和敏感的方式从复杂生物流体中发现生物标志物的新策略成为可能。既然基于质谱分析法的技术能定性和定量地分析一个给定蛋白质组，所以它们被广泛用于分辨和比较母体血浆、血清、尿液、子宫颈-阴道分泌物和羊水的蛋白质组。正常流体和那些来自异倍体妊娠的流体之间的比较显示有一大批候选标志物需要被核实。运用蛋白质组学的同时，还对其他新兴技术感兴趣，比如RNA-SNP分析或通过鸟枪法测序对胎儿DNA进行定量。虽然这些基因组技术带来了很多希望，但是经过定量蛋白质组学对比，其他标志物的发现可以在费用合理的情况下大大改善目前的常规筛查。基于蛋白质组学的生物标志物发现不仅适用于检测异倍体，还适用于其他妊娠相关疾病。

引言

现代医学中产前诊断试验被用于检测胎儿出生前的某些异常而且可以根据胎儿异常的性质进行分类。第一组诊断试验主要用于患某些遗传缺陷的高危夫妇。这些试验可以检测遗传或自发的基因异常，比如囊性纤维病、血友病A、α和β地贫、泰-萨克斯病（家族黑蒙性白痴）和脆性X综合征。另一组诊断试验通常是常规产前护理的一部分而且可以检测结构异常（比如神经管缺损）或染色体异常（比如三体）。不幸的是，后一组诊断试验，比如羊膜穿刺术、绒毛膜绒毛取样和经皮脐血取样，是与流产风险相关的侵入性操作，还有不可避免的等待时间和疼痛。因此，很多重点都放在开发和改善非侵入性或最低限度侵入性筛查试验以便减少承受类似侵入性操作的孕妇的数量。

产前筛查的目标在于在多种因素的基础上比如某些分析物（生物标志物）的浓度和高龄产妇，估计一位妇女有受影响妊娠的风险。孕妇的第一个常规筛查试验于s被提议而且从那以后筛查试验经过掺入多种生物化学和超声标志物有所改善，以便更好地检测结构异常和三体。筛查试验在显著增加受影响妊娠诊断上扮演重要的角色，同时减少不必要侵入性试验的频率。以前，高危人群以风险因素为特点包括高龄产妇、孟德尔(氏)病历史以及以前暴露于某些环境因素。然而，随着筛查试验的进展，在标志物测量的基础上获得了一个更精确的高危人群定义。结果，对曾经被认为是低危人群（≤35岁）的妇女进行染色体异常检测变得更有效。

现今，选择侵入性试验的最为庞大的孕妇群体由那些筛查结果显示为异倍体的高危人群组成。另外，在所有妊娠相关的病变中，只有异倍体和一些其他结构异常可进行常规筛查（表1）。因此，本文集中研究用于异倍体的产前筛查和诊断，着重于唐氏综合征（DS）。本文还会探索应用新范例和技术改善这些异常和其他妊娠相关异常筛查试验的可能性。

DS是最常见的先天性异常，在美国的发病率为1/。它是由三倍21染色体引起。当前的DS筛查试验涉及基于母体血清生物标志物测量的风险计算，常常以胎儿颈半透明度超声检查为补充，使整体检测率增加至90%–95%。早期妊娠筛查在11和14周妊娠期之间进行，基于超声、妊娠相关血浆蛋白A（PAPP-A）和游离人体绒毛膜促性腺激素β链（hCG-β）；在中期妊娠筛查在15-20周进行，基于所有甲胎蛋白（AFP）、非耦联雌三醇、抑制素A和hCG-β。尽管做了很多努力来改善当前的筛查试验，但是最高获得检测率是95%，假阳性率为5%。另外，这些标志物缺乏特异性而且不仅被用于检测DS，还用于检测18三体综合征和神经管缺损（表1）。如果孕妇错过了早期妊娠筛查或如果某些筛查技术（例如颈半透明度）未被提供，检测率会更低。

由于与当前筛查结果有关的不确定性，许多孕妇和医生被迫选择精确度约为99%的侵入性诊断操作。近期一项研究表明美国大多数产科医师-妇科医师（92%）定期为≥35岁的妇女提供这些试验。即使对于那些≤35岁的妇女，通常也会根据病人请求或异常筛查结果提供羊膜穿刺术。因此，在所有经历侵入性试验的妇女中，事实上只有1%–5%有受影响的胎儿。所以，为了进一步减少，或者甚至排除不必要的侵入性操作，产前异常筛查试验在预测能力和特异性上需要进一步改善。

蛋白质组学发展和应用于产前生物标志物发现

质谱分析法（MS）的发展和大量生物信息学资源开启了后基因组学时代。基于MS的蛋白质组学使得在给定条件和时间下任何生物隔间的复杂蛋白质组的整体分析成为可能。另外，有很大希望基于MS的诊断学对于很多疾病和情况都是稳健、准确、快速和高通量的。因此，蛋白质组学分析已经成为一个发现多种病变的生物标志物的受欢迎的平台。

妊娠进展和出生涉及依靠多个水平错综复杂的相互作用的复杂胎儿-母体生理过程。因此，当发生重大问题时，这些相互作用之间的平衡就会在不止一个水平受到干扰。由于蛋白质构成基因的功能单位，这样的干扰以及基因复制和/或基因调控机制的数量变化会反映蛋白质生成和表达水平。如果三倍染色体中多一个染色体会破坏基因表达，那么涉及已变化生化途径的蛋白质鉴别可能洞察到三倍体显型的分子机制、潜在的治疗目标以及在母体血液中可检测到的诊断蛋白质。

迄今为止大多数生物标志物发现的蛋白质组学分析可以分成几类，根据它们的目的而定。在本文中，呈现和讨论了两个主要群体因为他们完全代表了产前诊断学领域以前的蛋白质组学调查。第一组研究可以被称为发现阶段或描述性蛋白质组学研究，因为它们的目的在于获得相关生物样本的整体蛋白质组学剖片图，比如血浆，利用初步分馏技术。第二组研究被称为比较蛋白质组学研究，因为它们的目的在于发现可能作为生物标志物的差异表达蛋白。这些研究要么依靠与发现阶段研究相似的技术，要么利用涉及不同情况下蛋白质或肽类差别标记的定量技术。

不论哪种情况，生物流体蛋白质组的深入分析几乎总涉及初步分馏法来检测低丰度蛋白质，因为不存在蛋白质的扩增方法（类似于核酸的聚合酶链反应）。初步分馏可以通过多种不同的技术完成，但是最常用的两种是凝胶电泳（GE）和液相色谱法（LC）。在蛋白质组学研究中，通常采用三种不同的GE：一维十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE），二维GE(2DGE)和差异凝胶电泳（DiGE）。2DGE是最常用的因为它能根据蛋白质在第一维的等电点和第二维的分子量在二维空间分离蛋白质。由于2DGE可以轻松地看到大量蛋白质，所以它是有利的。因此，它常被用于研究异倍体样本和对照样本。2DGE的不利之处包括与血浆蛋白质组中实际观察到的动态范围（）相比而狭窄的动态范围（–），以及低丰度偏差、疏水的、低或高分子量蛋白。LC可以用于多维，而且二维LC(2DLC)由于很多优势包括分辨能力而广受欢迎。在本方法中，蛋白质通常先被分解，然后用色谱分析法根据一个不同的性质比如电荷来分离生成的肽类，在根据另一性质比如疏水性进行另一次色谱分离。这种强大的技术证明了更高的再生性和严格的分馏法，但是与2DGE相比需要更多时间展开。2D-LC与串联质谱法（MS/MS）结合现在通常被称为多维蛋白质鉴别技术（MudPIT）。

妊娠相关生物流体的蛋白质组学分析

为了开发一种非侵入性筛查或诊断学试验，应该注意可在最低限度侵入性操作的情况下获得的样本。这包括样本，比如母体血液、母体尿液或子宫颈-阴道分泌物。改善当前DS筛查的国际努力已经产生了几种相关生物流体的蛋白质组学研究。

常常分析人类血液（血清和血浆）来鉴别妊娠相关情况的差异表达蛋白。为了蛋白质组学实验，由于相关优势通常选择血浆而不是血清作为原始材料；血浆可以通过绕开激活可以降解蛋白质的蛋白酶的凝血过程获得，导致所







































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