NIPTRIC: онлайн-инструмент для клинической интерпретации результатов неинвазивного пренатального тестирования (NIPT)

Чтобы правильно интерпретировать результат неинвазивного пренатального теста (НИПТ) беременной женщины, необходимо принять во внимание ее априорныйриск, чтобы получить ее персонализированный апостериорныйриск (PPR), который более точно выражает ее истинную вероятность вынашивания плод с трисомией. Нашей целью было разработать инструмент, позволяющий лабораториям и клиницистам легко рассчитывать PPR для результатов НИПТ по всему геному, используя диплоидные образцы в качестве контрольной группы. Инструмент учитывает априорныйриск и Z-оценку. Процент ДНК плода и коэффициент вариации могут быть заданы по умолчанию, но следует использовать фактические значения, если они известны. Мы протестировали средство на 209 образцах беременных, перенесших НИПТ. Для Z-значений априорныйриск, чем при низком априорномриске, для результатов НИПТ с тем же Z-баллом, процентным содержанием ДНК плода и коэффициентом вариации. Однако PPR эффективно независим во всех условиях для Z-баллов выше 6. Высокий PPR для низких априорныхрисков может быть достигнут только при Z-баллах>5. Наш онлайн-инструмент может помочь клиницистам понять результаты НИПТ и передать их истинные клиническое значение для беременных, поскольку ЧМЖ имеет решающее значение для индивидуального консультирования и принятия решений.

Вступление

С 2011 г. беременным женщинам все чаще предлагается неинвазивное пренатальное тестирование (НИПТ) на анеуплоидии плода путем анализа внеклеточной ДНК в материнской крови [обзоры ссылок 1, 2, 3]. Крупные клинические исследования, включающие около 150 000 беременностей, сообщили о чувствительности и специфичности НИПТ более 99% для трисомии плода 13 или 21 и 98% для трисомии 18 [ссылки 4 и 5, обзоры ссылки 1 и 2]. Эффективность НИПТ в общей популяции беременных 3,4,5,6,7,8,9,10, по-видимому, схожа для беременностей как с низким, так и с высоким риском 4,5,10,11.

НИПТ может выявить беременность с риском трисомии и, следовательно, является инструментом скрининга, а не диагностическим тестом. Для отдельной женщины положительный результат НИПТ с чувствительностью и специфичностью более 99% не означает, что у нее на самом деле вероятность вынашивания плода с трисомией более 99%. Ее истинная вероятность зависит не только от результата ее НИПТ, но и от распространенности аномалии в популяции, к которой она принадлежит, 12, что выражается как априорныйриск. Таким образом, ее личность априоририск конкретной трисомии плода зависит от ее возраста, срока беременности, в котором проводится НИПТ, и результатов других скрининговых тестов, таких как комбинированный тест первого триместра (FCT). Результат НИПТ для отдельной женщины в большинстве общегеномных методов рассчитывается как Z-балл, где индивидуальный образец сравнивается с контрольной группой нормальных (диплоидных) образцов. Однако представление результатов НИПТ клиницистам и беременным женщинам как «нормальные или ненормальные» или как Z-показатель затрудняет интерпретацию и использование результатов для правильного информирования беременной женщины о ее истинной вероятности вынашивания плода с трисомией. . Чтобы правильно проконсультировать женщин о положительном результате бесклеточного скрининга ДНК плода, может быть полезно выразить результат в виде персонализированной апостериорной информации.риск (PPR), который учитывает априорныйриск женщины .

Хотя не все поставщики услуг по скринингу внеклеточной ДНК плода рассчитывают Z-балл или нуждаются в априорныхрисках, женщинам важно знать свой истинный шанс вынашивать плод с синдромом Дауна после положительного результата теста. Этот шанс может быть намного ниже, чем полученный на основе процентиля Z-балла (например, 99%), который в противном случае мог бы стать причиной для них пройти подтверждающий амниоцентез. Знание истинного риска может помочь избежать поспешного, а иногда и ненужного прерывания беременности 13,14 или ошибочного заверения беременной женщины в результате отрицательного результата НИПТ. Таким образом, при клиническом консультировании и принятии решений после (положительного) результата НИПТ ЧМЖ является наиболее важным фактором для родителей.

В настоящее время в НИПТ преобладают поставщики коммерческого тестирования. Однако только некоторые из них предоставляют PPR с результатом NIPT, а расчет PPR не публикуется или не является простым для понимания клиницистом 15.

Поэтому мы разработали веб-инструмент для расчета PPR в соответствии с априорнымриском (для трисомии 13, 18, 21) матери в сочетании с результатом ее теста NIPT, выраженным в виде Z-балла. Наш инструмент могут легко использовать поставщики услуг по бесклеточному скринингу ДНК плода и медицинские работники.

Результаты

Наш инструмент находится в свободном доступе в Интернете (www.niptric.eu). Чтобы проверить достоверность инструмента, мы рассчитали PPR для диапазона экстремальных значений: для определенного априорногориска, учитывая наблюдаемый Z-показатель, но неизвестный процент ДНК плода и коэффициент вариации (см. Также дополнительную таблицу 1). PPR, основанный на наблюдаемом Z-балле и известном проценте ДНК плода, при предполагаемом коэффициенте вариации 0,5 и априорномриске 1: 1000, 1: 100 и 1:10, приведены в дополнительных таблицах 2, 3 и 4. Однако в онлайн-инструменте PPR можно рассчитать для каждой комбинации четырех параметров ( априорныйриск, наблюдаемый Z-показатель, процент ДНК плода и коэффициент вариации).

Использование калькулятора PPR и его интерпретация проиллюстрированы здесь тремя примерами. Мы показываем, как рассчитывается PPR на основе результатов НИПТ женщины, чтобы определить вероятность вынашивания у нее плода с синдромом Дауна: если она находится в группе низкого риска ( априорныйриск 1: 1000), в группе высокого риска ( априорныйриск 1 : 100) или с очень высоким риском ( априорныйриск 1:10). Здесь показаны более общие тенденции влияния четырех параметров.

На рисунке 1 показано влияние переменных априорныхзначений риска и наблюдаемых Z-баллов на PPR. PPR увеличивается, когда Z-балл увеличивается и у женщины выше априорныйриск. Таким образом, увеличение PPR при Z-балле от 3 до 4 более заметно при беременностях с высоким риском, чем при беременностях с низким риском. Для Z-балла 6 или выше PPR составляет приблизительно 100% и, следовательно, эффективно не зависит от априорногориска (см. Дополнительную таблицу 1) для данного коэффициента вариации и процентного значения ДНК плода.

Оценка PPR для определенного априорногориска для данного наблюдаемого Z-балла и при отсутствии информации о процентном содержании ДНК плода для женщины с низким риском (1: 1000) [квадратные квадраты], с высоким риском (1 : 100) [круги] и с очень высоким риском (1:10) [треугольники].

PPR для женщины из группы низкого риска (1: 1000 (0,001)) составляет

На рисунке 2 показано влияние различных процентных соотношений ДНК плода на PPR для различных априорныхрисков и в соответствии с Z-баллами. При Z-балле 3 процент ложноположительных результатов намного выше для женщины с низким априорнымриском (1: 1000), чем для женщины с более высоким риском (1: 100 или 1:10). На рисунке 2 также показано, что при данном процентном соотношении ДНК плода вероятность вынашивания плода с синдромом Дауна составляет>99% как для женщин с низким (1: 1000), так и с высоким риском (1: 100 и 1:10). если Z-оценка выше 6 (см. также дополнительные таблицы 2, 3 и 4).

Оценка PPR с учетом наблюдаемого Z-балла и процента ДНК плода с коэффициентом вариации 0,5%.

( а) априорныйриск 0,1 (1:10); ( б) априорныйриск 0,01 (1: 100); и ( c) априорныйриск 0,01 (1: 1000). Ось x: диапазон значений Z 1–7. Ось Y: персонализированный апостериорныйриск (%). После положительного результата НИПТ с Z-показателем 3 и 4% ДНК плода женщина из группы низкого риска имеет 5% вероятность вынашивания плода с синдромом Дауна и, таким образом, 95% вероятность ложноположительного результата. Напротив, у женщин из группы повышенного риска вероятность вынашивания плода с синдромом Дауна составляет 36% (1: 100) и 86% (1:10). Таким образом, вероятность ложноположительного результата при риске 1: 100 и 1:10 составляет 64% и 14% соответственно.

Производительность калькулятора PPR

Работоспособность нашего калькулятора PPR была протестирована на 209 образцах. Из них 14 показали Z-оценку>3 (Таблица 1). В десяти образцах Z-оценка была>6, что привело к PPR>99%. В четырех образцах был рассчитан Z-показатель от 4 до 6, в результате чего PPR составлял от 4 до 40%. В одном из этих образцов мозаичная трисомия 21 была подтверждена в ворсинах хориона и околоплодных водах, в то время как два образца имели нормальный диплоидный исход в околоплодных водах. В четвертой выборке родители отказались от инвазивного последующего наблюдения из-за 4% PPR для трисомии 13. На УЗИ на 16 неделе беременности не было замечено никаких отклонений, и родился здоровый ребенок.

Обсуждение

Мы представляем простой в использовании онлайн-инструмент, который поможет провайдерам бесклеточной ДНК-диагностики плода и медицинским работникам рассчитать PPR женщины после положительного результата НИПТ. Наш инструмент учитывает характеристики как теста, так и пациента. Онлайн-программу можно использовать для оценки PPR любого результата НИПТ в соответствии с личным априорнымриском женщины и Z-оценкой.

Некоторые службы скрининга, предлагающие НИПТ, используют специальные запатентованные алгоритмы для расчета индивидуального риска 16 или для различения беременностей с низким ( 1%) риском трисомии 17; они принимают во внимание комбинацию Z- или оценки вероятности, априорногориска и процента ДНК плода в тесте НИПТ. Однако большинство этих алгоритмов недоступны в свободном доступе, и другие службы не предоставляют эту важную информацию. Существующие калькуляторы PPR предоставляют только общую информацию, такую ​​как чувствительность, специфичность, положительная прогностическая ценность и априорныйриск 18,19. Эти цифры не относятся к индивидуальной ситуации беременной женщины.

Чтобы удовлетворить потребность женщины в персонализированном значении апостериорногориска, наш калькулятор PPR может быть применен к результатам полногеномных методов НИПТ с использованием диплоидных контрольных образцов. Различные методы НИПТ были разработаны на основе секвенирования всего генома 20,21 или целевого секвенирования выбранных хромосом 22,23. Большинство этих методов сравнивают индивидуальную выборку с популяцией нормальных (диплоидных) контрольных образцов, при этом результат обычно представлен в виде Z-балла. Это может быть основано либо на различии количества однонуклеотидных полиморфизмов 22, либо на доле считываний при секвенировании всего генома 20,21 или на целевом секвенировании 23. Используя этот Z-показатель, затем можно рассчитать PPR в сочетании с априорнымириск в нашем калькуляторе. Если провайдеры не рассчитывают апостериорныйриск, они могут легко добавить расчет PPR с помощью нашего инструмента в рамках своих услуг. Те медицинские работники, которые получают только Z-балл в результате теста НИПТ, могут затем использовать наш инструмент вместе с априорнымриском отдельной женщины, чтобы получить более точный апостериорныйриск для консультирования отдельной женщины или родителей.

Результат, конечно, по-прежнему является оценкой риска, а не точным числом. Более того, наш калькулятор PPR может применяться для обнаружения любой анеуплоидии при условии, что априорныйриск конкретной анеуплоидии известен для периода беременности, в котором проводится НИПТ. Однако отрицательный результат НИПТ может быть ложно обнадеживающим для женщин из группы высокого риска, у которых также есть затылочная прозрачность или результаты ультразвукового исследования, вызывающие беспокойство, если были протестированы только хромосомы 13, 18 и 21 24.

Для каждой женщины PPR диагностического или скринингового теста зависит от распространенности заболевания в ее популяции 25. Соответственно, мы показали, что после положительного результата НИПТ на PPR также влияет профиль риска человека. Для Z-баллов априорномриске, чем при низком риске результата НИПТ с тем же Z-баллом, коэффициентом вариации и процентом ДНК плода, в то время как PPR становится фактически независимым от них. параметры для Z-баллов>6. Высокий PPR для низкого априорногориска может быть достигнут только при Z-баллах>5. В соответствии с нашими расчетами, Bianchi et al.. 10 продемонстрировали, что даже при высокой чувствительности и специфичности для НИПТ положительные прогностические значения для трисомии 21 и трисомии 18 при беременностях с низким или средним риском были только 45% и 40% соответственно, что означает, что PPR для отдельной женщины , в среднем, тоже равняется этому проценту. Это было подтверждено рутинным скринингом пренатальной популяции (N = 15 841) с положительной прогностической ценностью 80% 5, в то время как Wang et al.. 26 оценочные значения для менее распространенной трисомии 18 и трисомии 13 составляют 64% и 44% соответственно по сравнению с 94% для трисомии 21. Как заявили Borrell и Stergiotou (2015), некоторые направляющие врачи могут подумать, что НИПТ является диагностическим тестом и они могут не осознавать, что им также необходимо принимать во внимание, что положительная прогностическая ценность может сильно различаться для отдельных женщин 27. Некоторые авторы 12,17 предполагают, что при оценке результата НИПТ следует учитывать как минимум априорныйриск. Наши расчеты полностью подтверждают это предположение.

Наш калькулятор PPR можно использовать даже в тех случаях, когда коэффициент вариации и процент внеклеточной ДНК плода в материнской плазме неизвестны или не указаны. Мы включили эту опцию в наш инструмент, потому что некоторые лаборатории не предоставляют процентное содержание ДНК плода из-за трудностей с измерением образцов при беременности плодом женского пола. Как минимум, Z-оценка и априоририск необходимы в качестве входных данных для нашего инструмента, тогда как можно использовать настройки по умолчанию для процента ДНК и коэффициента вариации. Однако несколько исследований показали, что низкий процент ДНК плода в материнской плазме связан с ошибками тестов и ложноотрицательными результатами 28,29. Таким образом, нижний предел 4% ДНК плода был предложен в качестве порогового значения для надежного результата 8,30. Наш онлайн-инструмент придает дополнительный вес экстремальным значениям процента ДНК плода в популяции по сравнению с нормальным распределением, чтобы получить более высокий прогноз ЧМР при низком проценте ДНК плода. Это выгодно, потому что процент ДНК плода в материнской плазме, как правило, может быть ниже при трисомии 13 и 18 8,31,32,33. Тем не менее, в идеальной ситуации,врачу также следует сообщить коэффициент вариации и процент ДНК плода, поскольку это важные показатели чувствительности НИПТ. Использование фактического процента ДНК плода и коэффициента вариации дополнительно повышает точность расчета PPR. Даже при измерении процентного содержания ДНК плода рекомендуется использовать небольшой диапазон для верхнего и нижнего пределов, поскольку измерение не всегда бывает точным. Без оценки процента ДНК плода мы советуем использовать 1% в качестве нижнего предела и 23% в качестве верхнего, которые наш инструмент имеет по умолчанию.Даже при измерении процентного содержания ДНК плода рекомендуется использовать небольшой диапазон для верхнего и нижнего пределов, поскольку измерение не всегда бывает точным. Без оценки процента ДНК плода мы советуем использовать 1% в качестве нижнего предела и 23% в качестве верхнего, которые наш инструмент имеет по умолчанию.Даже при измерении процентного содержания ДНК плода рекомендуется использовать небольшой диапазон для верхнего и нижнего пределов, поскольку измерение не всегда бывает точным. Без оценки процента ДНК плода мы советуем использовать 1% в качестве нижнего предела и 23% в качестве верхнего, которые наш инструмент имеет по умолчанию.

Расчеты с использованием нашего калькулятора PPR с относительно низким процентом ДНК плода в материнской крови показали две тенденции. Во-первых, низкий процент снижает PPR намного больше при беременностях с низким риском, чем при беременностях с высоким риском, что может привести к большему количеству ложноположительных результатов. Во-вторых, при беременностях с высоким риском отрицательные результаты с большей вероятностью будут ложными для Z-баллов от 2 до 3 в сочетании с низким процентом (априорныйриск 1:10, процент плода 4%). Это частично соответствует мнению Bianchi et al. 34, которые считали Z-показатель от 2,5 до 4 пограничным значением.

Таким образом, могут быть получены ложноотрицательные результаты, если фактический процент ДНК плода низкий, а коэффициент вариации выше, чем наши настройки по умолчанию из-за более низкой чувствительности теста НИПТ. Таким образом, измерение (и сообщение) процента ДНК плода 28 и знание коэффициента вариации являются важными предпосылками для точной интерпретации результатов НИПТ 21,35 теперь, когда доступны простые в использовании методы 36.

Также могут быть получены ложноположительные результаты, поскольку результат НИПТ может отражать только генетический статус плаценты, а не плода из-за ограниченного мозаицизма плаценты 37,38,39. Это актуально для трисомии 21, что приводит к большему стандартному отклонению для трисомных образцов. Чтобы избежать этой проблемы, мы рекомендуем использовать больший диапазон для нижнего и верхнего значений процентного содержания ДНК плода. Наш инструмент рассчитывает риск немозаичной трисомии. Таким образом, Z-оценка ниже, чем ожидалось для определенного процента плода, но выше, чем ожидалось для эуплоидной выборки, может указывать на присутствие мозаицизма. Как правило, положительный результат НИПТ, даже при последнем риске>99%, всегда следует подтверждать амниоцентезом.

В заключение, наш калькулятор PPR может быть легко использован поставщиками внеклеточной ДНК плода и медицинскими работниками для интерпретации результатов НИПТ, полученных с помощью полногеномных методов. Мы призываем их использовать наш инструмент для принятия дальнейших клинических решений. Расчет PPR подчеркивает важность подтверждения положительного результата НИПТ с помощью инвазивной пренатальной диагностики, поскольку не каждая беременная женщина с положительным результатом имеет одинаковую вероятность вынашивания плода с анеуплоидией. Наш онлайн-программный инструмент, рисунки и таблицы помогут профессионалам и пациентам лучше понять результаты НИПТ и их значение в клинической практике.

Материал и методы

Калькулятор PPR

PPR для трисомии плода (13, 18 или 21) для отдельной беременности оценивается с использованием четырех входных параметров. Комбинируя априорныйриск (рассчитанный на основе возраста и срока беременности матери или на основе других скрининговых тестов) с индивидуальным результатом НИПТ (рассчитанным как Z-балл), процентным содержанием ДНК плода и коэффициентом вариации контроля. group, наш инструмент можно использовать для расчета значимого персонализированного апостериорного риска (PPR), чтобы помочь интерпретировать индивидуальный результат НИПТ.

Априорный риск

Существуют общепринятые таблицы риска для популяционной распространенности трисомии 21–40, трисомии 18 и трисомии 13–41. Эти таблицы используются в калькуляторе PPR, если необходимо, с использованием двумерной линейной интерполяции для расчета априорногориска , исходя из возраста матери в сочетании с гестационным возрастом, при котором проводилась НИПТ. Если риск был определен на основе комбинированного теста первого триместра (FCT) или предыдущего ребенка с трисомией, этот риск следует использовать, потому что он более точно отражает индивидуальный априорныйриск.

Z-оценка

Результат НИПТ для отдельной женщины выражается в виде Z-балла, где индивидуальный образец сравнивается с контрольной группой нормальных (диплоидных) образцов. В случае анеуплоидии хромосомы присутствует относительный избыток или дефицит этой хромосомы по сравнению с нормальной диплоидной ситуацией. Z-оценка представляет собой количество стандартных отклонений, при которых фракция выборки этой хромосомы отклоняется от среднего значения, измеренного при нормальных (диплоидных) беременностях, оцененных по распределению Гаусса. Различие основано на статистическом предположении, что 99,7% образцов плазмы, взятых у беременных женщин с диплоидным плодом, дают Z-оценку от –3 до +3. Таким образом, чем больше Z-оценка отклоняется от нуля, тем больше индивидуальный образец отклоняется от контрольной группы и, таким образом, указывает на анеуплоидию.

Однако более высокое значение Z-показателя для анеуплоидных образцов и, следовательно, надежность НИПТ зависит от точности анализа, которая, в свою очередь, зависит от ряда факторов, таких как количество считываний, выбранные эталонные образцы, метод пробоподготовки и метод секвенирования. Все эти факторы включены в коэффициент вариации контрольных образцов, и вместе с процентным содержанием ДНК плода в материнской плазме 42 они влияют на Z-оценку.

Процент ДНК плода

Процент ДНК плода важен для понимания сильных и слабых сторон НИПТ 8,43, и это ключевой фактор в процедуре НИПТ. Для низкого процента ДНК плода кривые распределения диплоидной и анеуплоидной фракций будут перекрываться, как продемонстрировали Бенн и Кукл 43. В принципе, низкий процент ДНК плода приводит к низкому Z-баллу для трисомного образца. Процент ДНК плода на сроке гестации от 12 до 23 недель (в среднем 16 недель) показывает примерно нормальное распределение от 1 до 23% с выбросами от 23 до 30% 44,45. Средняя измеренная фракция плода для всех образцов составляет 12%. Обоснование нашей настройки по умолчанию, которую можно использовать, когда процент ДНК плода неизвестен, состоит в том, чтобы имитировать нормальное распределение с дополнительным весом для крайних значений.Поэтому мы выбрали комбинацию двух однородных распределений, одно между 1–23% и другое между 6–18% ДНК плода, с соответствующими массами 0,4 и 0,6. Некоторые образцы будут иметь такие экстремальные значения ( 18%). Низкий процент ДНК плода является наиболее важным параметром для расчета низкого Z-балла в образцах анеуплоидии, и, если процент был измерен, известно, что он дает только приблизительную точность оценки. Более точный прогноз можно получить, заполнив нижний и верхний пределы измеренного процента плода в нашем инструменте.Низкий процент ДНК плода является наиболее важным параметром для расчета низкого Z-балла в образцах анеуплоидии, и, если процент был измерен, известно, что он дает только приблизительную точность оценки. Более точный прогноз можно получить, заполнив нижний и верхний пределы измеренного процента плода в нашем инструменте.Низкий процент ДНК плода является наиболее важным параметром для расчета низкого Z-балла в образцах анеуплоидии, и, если процент был измерен, известно, что он дает только приблизительную точность оценки. Более точный прогноз можно получить, заполнив нижний и верхний пределы измеренного процента плода в нашем инструменте.

Из-за дополнительного веса, придаваемого низкому процентному содержанию плода, PPR будет выше, чем рассчитанный для фактического процента ДНК плода, лежащего в пределах 1–6% по сравнению с нормальным распределением.

Коэффициент вариации

Случайная изменчивость теста измеряется как коэффициент вариации контрольной группы. Коэффициент будет увеличиваться по мере снижения точности анализа, в зависимости от качества лабораторной процедуры, т. Е. Подготовки образца или количества считываний. Увеличение количества считываний может улучшить точность анализа и, таким образом, снизить коэффициент вариации контрольной группы. Были разработаны различные алгоритмы для повышения точности за счет уменьшения вариации в контрольной группе, например GC-коррекция 46, или с использованием адаптированного расчета Z-балла, такого как нормализованное значение хромосомы 35,47. Коэффициент вариации используется в сочетании с процентом ДНК плода для вычисления ожидаемого расстояния между двумя распределениями Гаусса для диплоидных и трисомных беременностей.Расчет производится следующим образом:

По мере увеличения коэффициента вариации расстояние между диплоидным и анеуплоидным распределением будет уменьшаться, что приведет к снижению чувствительности для обнаружения трисомии. Например, коэффициент вариации 0,5% для хромосомы 21 приведет к чувствительности 99,87% при процентном содержании ДНК плода 6%, в то время как чувствительность упадет до 84,13% при процентном содержании ДНК плода 4%. Чувствительность 99,87% при 4% ДНК плода может быть получена только с коэффициентом вариации 0,33%. Таким образом, более высокий коэффициент вариации снизит чувствительность, особенно при низком процентном содержании ДНК плода. Коэффициент вариации 0,5% (хромосома 21) используется в нашей программе по умолчанию, потому что это близко к эмпирически измеренным значениям. Для хромосом 13 и 18 мы рекомендуем значение по умолчанию 0,4%.Число считываний выше для этих хромосом, что приводит к ожиданию более низкого коэффициента вариации, чем для хромосомы 21. Однако, если коэффициент вариации измерен и ниже, чем наши настройки по умолчанию, это значение следует использовать для более точного определения. Расчет PPR.

Расчет PPR производится следующим образом. Во-первых, ожидаемый Z-балл при наличии трисомии рассчитывается с использованием коэффициента вариации контрольной группы и процента ДНК плода:

Фактическая Z-оценка в случае трисомии является случайной величиной с «ожидаемым Z» значением и стандартным отклонением, равными 1,0. Поскольку процент ДНК плода не может быть точно измерен, эмпирическое распределение Z-показателей будет взвешенной суммой распределений по всем возможным значениям процентного содержания ДНК плода. Технически, этот процент является неприятным параметром, который интегрируется для вычисления вероятности того, что наблюдаемый Z-показатель возник в результате трисомной беременности. В нашей вычислительной модели мы позволяем знать диапазон процентного содержания ДНК плода и вводить его точно. Фактическая интеграция неприятного параметра процента плода осуществляется путем преобразования процента ДНК плода в нижнее и верхнее значение для ожидаемого Z-балла.

Послетестовая вероятность или персонализированный апостериорныйриск (PPR) рассчитывается как:

Примеры использования калькулятора PPR

Чтобы продемонстрировать использование калькулятора и влияние различных значений априорногориска и наблюдаемых Z-баллов на PPR, мы создали таблицы и соответствующие цифры. Чтобы уточнить расчеты, мы зафиксировали коэффициент вариации 0,5 и использовали диапазон 1–23% внеклеточной ДНК плода. PPR был рассчитан как процент для априорныхрисков 0,0001, 0,0002, 0,0005, 0,0010, 0,0015, 0,0020, 0,0025, 0,0050, 0,0100, 0,0250, 0,0500 и 0,1000 для наблюдаемых Z-баллов 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4.5, 5, 5.5 и 6.

Чтобы продемонстрировать дополнительное влияние на PPR различного процентного содержания ДНК плода в материнской крови, PPR был рассчитан для априорногориска 0,001, 0,01 и 0,1, для Z-баллов от 0 до 7 и ДНК плода от 3 до 3%. 10%.

Производительность калькулятора PPR

Чтобы проверить эффективность нашего калькулятора PPR, мы проанализировали 209 образцов материнской крови, полученных от беременных женщин с повышенным риском трисомии 13, 18 или 21 из-за FTC>1: 200 между 10 и 16 неделями гестации. Это было частью три-аль по Dutch лабораторий для электроннойоценки по инвазивной пренатальной тesting программы (TRIDENT), и при поддержке голландского министерства здравоохранения, социального обеспечения и спорта (11016-118701-PG). Исследование проводилось в соответствии с установленными лабораторными протоколами. Наше исследование было одобрено этическим комитетом Университетского медицинского центра Гронингена. Все участники подписали форму информированного согласия.

Данные были получены путем массового параллельного секвенирования бесклеточной ДНК из материнской плазмы с помощью системы секвенирования Solid Wildfire (Life Technologies Ltd., Пейсли, Великобритания). Данные секвенирования использовали для расчета Z-балла. Для расчета PPR мы использовали в качестве входных данных априорныйриск, определенный в FTC, Z-оценку, фактический коэффициент вариации и настройку по умолчанию для процента ДНК плода. Результат НИПТ был подтвержден либо в околоплодных водах кариотипированием, либо после рождения.

Дополнительная информация

Как цитировать эту статью: Sikkema-Raddatz, B. et al. NIPTRIC: онлайн-инструмент для клинической интерпретации результатов неинвазивного пренатального тестирования (NIPT). Sci. Rep.6, 38359; DOI: 10.1038 / srep38359 (2016).

Примечание издателя:Springer Nature сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

использованная литература

Бенн П., Кукл Х. и Пергамент Е. Неинвазивное пренатальное тестирование на анеуплоидию: текущее состояние и перспективы на будущее. Ультразвуковой акушерский гинекол. 2013. Т. 4. С. 15–33.

Норвиц, ER и Леви, Б. Неинвазивное пренатальное тестирование: будущее уже наступило. Преподобный Obstet Gynecol. 6. С. 48–62 (2013).

Гил, М. М., Кесада, М. С., Брегант, Б., Ферраро, М. и Николаидес, К. Х. Внедрение бесклеточного ДНК-тестирования материнской крови в раннем скрининге на анеуплоидии. Ультразвуковой акушерский гинекол. 42, 34–40 (2012).

Zhang, H. et al. Неинвазивное пренатальное тестирование на трисомию 21, 18 и 13 - клинический опыт 146 958 беременностей. Ультразвуковой акушерский гинекол. 45 (5), 530–8 (2015).

Norton, ME et al. Бесклеточный анализ ДНК для неинвазивного исследования трисомии. N Engl J Med. 23, 372 (17), 1589–97 (2015).

Dan, S. et al. Клиническое применение пренатального неинвазивного теста на трисомию плода на основе массового параллельного секвенирования для трисомий 21 и 18 у 11 105 беременностей со смешанными факторами риска. Prenat Diagn. 2012. Т. 32. С. 1225–1232.

Nicolaides, KH et al. Неинвазивное пренатальное тестирование на наличие трисомии плода в популяции, регулярно проходящей скрининг в первом триместре. Am J Obstet Gynecol. 207, 374.e1-6 (2012).

Fairbrother, G., Johnson, S., Musci, TJ & Song K. Клинический опыт неинвазивного пренатального тестирования с бесклеточной ДНК для трисомий плода 21, 18 и 13 в общей популяции скрининга. Prenat Diagn. 33, 580–583 (2013).

Лау, Т.К. и др. Неинвазивное пренатальное тестирование на хромосомные аномалии плода путем секвенирования полного генома ДНК матери плазмы крови с низким охватом: обзор 1982 последовательных случаев в одном центре. Ультразвуковой акушерский гинекол. 43. С. 254–264 (2014).

Bianchi, DW et al. CARE Study Group. Секвенирование ДНК в сравнении со стандартным пренатальным скринингом на анеуплоидию. N Engl J Med. 370, 799–808 (2014).

Dar, P. et al. Клинический опыт и последующее наблюдение с крупномасштабным неинвазивным пренатальным тестированием на анеуплоидию на основе однонуклеотидного полиморфизма. Am J Obstet Gynecol. 211 (5), 527.e1-527 (2014).

Морейн, С., Грин, М. Ф. и Мелло, М. М. Новая эра неинвазивного пренатального тестирования. N Engl J Med. 369. С. 599–601 (2013).

Виллемс, П.Дж. и др. Первые 3000 неинвазивных пренатальных тестов (НИПТ) с тестом Harmony в Бельгии и Нидерландах. Обгын. 6 (1), 7–12 (2012).

Cheung, SW, Patel, A. & Leung, T.Y. Точное описание неинвазивного пренатального скрининга на основе ДНК. N Engl J Med. 372, 17 (2015).

Бенн П. Расчет посттестового риска после положительного неинвазивного пренатального скрининга с использованием внеклеточной ДНК в материнской плазме. Am J Obstet Gynecol. 214 (6), 676–680 (2016).

Samango-Sprouse, C. et al. Неинвазивное пренатальное тестирование на основе SNP выявляет анеуплоидии половых хромосом с высокой точностью. Prenat Diagn. 2013. Т. 33. С. 643–9.

Спаркс, А.Б., Страбл, Калифорния, Ван, Э.Т., Сонг К. и Олифант А. Неинвазивное пренатальное обнаружение и селективный анализ бесклеточной ДНК, полученной из материнской крови: оценка трисомии 21 и трисомии 18. Am J Obstet Gynecol. 206, 319.e1-9 (2012).

Грейс, М.Р. и др. Бесклеточное тестирование ДНК - интерпретация результатов с помощью онлайн-калькулятора. Am J Obstet Gynecol 213 (1), 30 e31-34 http://www.med.unc.edu/obgyn/Patient_Care/specialty-services/maternal-fetal-medicine/mombaby/nips_calc.html (2015).

Fan, HC, Blumenfeld, YJ, Chitkara, U., Hudgins, L. & Quake, SR. Неинвазивная диагностика анеуплоидии плода путем секвенирования ДНК из материнской крови с помощью дробовика. Proc Natl Acad Sci USA 105, 16266–16271 (2008).

Chiu, RW et al. Неинвазивная пренатальная диагностика хромосомной анеуплоидии плода путем массового параллельного геномного секвенирования ДНК в плазме крови матери. Proc Natl Acad Sci USA 105, 20458–20463 (2008).

Циммерман, Б. и др. Неинвазивное пренатальное тестирование анеуплоидии хромосом 13, 18, 21, X и Y с использованием целевого секвенирования полиморфных локусов. Prenat Diagn. 32, 1233–1241 (2012).

Sparks, AB et al. Селективный анализ внеклеточной ДНК в материнской крови для оценки трисомии плода. Prenat Diagn. 32, 3–9 (2012).

Смит, М., Льюис, К.М., Холмс, А. и Визоотсак, Дж. Случай ложноотрицательного НИПТ для извлеченных уроков синдрома Дауна. Дело Rep Genet. 2014, 10–13 (2014).

Лалхен, А.Г. и Маккласки, А. Клинические тесты: чувствительность и специфичность. CEACCP. 8, 221–223 (2008).

Wang, JC et al. Дискордантные неинвазивные пренатальные тесты и цитогенетические результаты: исследование 109 последовательных случаев. Genet Med. 17 (3), 234–6 (2014).

Borrell, A., Stergiotou, I. & Тестирование бесклеточной ДНК: неадекватное применение выдающейся методики. Ультразвуковой акушерский гинекол. 45 (5), 508–11 (2015).

Каник, JA et al. Секвенирование ДНК материнской плазмы для выявления синдрома Дауна и других трисомий при многоплодной беременности. Prenat Diagn. 32, 1–5 (2012).

Bianchi, DW & Wilkins-Haug, L. Интеграция неинвазивного тестирования ДНК на анеуплоидию в дородовой уход: что произошло с тех пор, как каучук встретил дорогу? Clin Chem. 2014. Т. 60. С. 78–87.

Norton, M. et al. Исследование неинвазивной хромосомной оценки (NICE): результаты многоцентрового проспективного когортного исследования для выявления трисомии плода 21 и трисомии 18. Am J Obstet Gynecol. 207, 137.e1-8 (2012).

Холл, МП и др. Неинвазивное пренатальное обнаружение трисомии 13 с использованием подхода, основанного на однонуклеотидном полиморфизме и информатике. PLoS One 7, 9 (5) (2015).

Wegrzyn, P., Faro, C., Falcon, O., Peralta, CF & Nicolaides, KH. Объем плаценты, измеренный трехмерным ультразвуком на сроках от 11 до 13 + 6 недель беременности: связь с хромосомными дефектами. Ультразвук в акушерстве и гинекологии 26, 28–32 (2005).

Palomaki, G. et al. Тестирование бесклеточной циркулирующей ДНК: информативны ли некоторые неудачи тестов? Prenat Diagn. 35 (3), 289–93 (2014).

Bianchi, DW et al. Обнаружение анеуплоидии плода по всему геному путем секвенирования ДНК материнской плазмы. MatErnal BLood - ИСТОЧНИК ДЛЯ Точной диагностики анеуплоидии плода (MELISSA) Исследовательская группа. Obstet Gynecol. 119, 890–901 (2012).

Лау, Т.К. и др. Неинвазивная пренатальная диагностика распространенных хромосомных анеуплоидий плода с помощью секвенирования ДНК материнской плазмы. J Matern Fetal Neonatal Med 25, 1370–1374 (2012).

Straver, R., Oudejans CB, Sistermans EA & Reinders MJ Расчет фракции плода для неинвазивного пренатального тестирования на основе полногеномных нуклеосомных профилей. Prenat Diagn. 36 (7), 614–21 (2016).

Choi, H. et al. Скрининг на анеуплоидию плода путем секвенирования ДНК материнской плазмы: «ложноположительный» из-за ограниченного плацентарного мозаицизма. Prenat Diagn. 2013. Т. 33, №2. С. 198–200.

Wang, Y. et al. Два случая плацентарного мозаицизма Т21: проблема пределов обнаружения неинвазивного пренатального тестирования. Пренатальная диагностика 33, 1207–1210 (2013).

Мао, Дж. И др. Ограниченное плацентарное происхождение циркулирующей бесклеточной ДНК плода, выявленное с помощью противоречивого неинвазивного пренатального теста, привело к беременности с трисомией 18. Clinica Chimica Acta. 433, 190–193 (2014).

Снайдерс, Р.Дж., Сандберг, К., Хольцгрев, В., Генри, Г. и Николаидес, К.Х. Риск трисомии, связанный с возрастом и беременностью матери. 21. Ультразвук, акушерство, гинекол. 13, 167–70 (1999).

Snijders, RJ, Sebire, NJ & Nicolaides, KH Материнский возраст и специфический для гестационного возраста риск хромосомных дефектов. Fetal Diagn Ther. 10 (6), 356–67 (1995).

Ashoor, G., Syngelaki, A., Wagner, M., Birdir, C. & Nicolaides, KH. Хромосомно-селективное секвенирование внеклеточной ДНК матери для выявления трисомии 21 и трисомии 18 в первом триместре. Am J Obstet Gynecol. 206, 322.e1-5 (2012).

Бенн П. и Кукл Х. Теоретическая эффективность неинвазивного пренатального тестирования хромосомного дисбаланса с использованием подсчета внеклеточных фрагментов ДНК в плазме матери Prenat Diagn. 34. С. 778–783 (2014).

Ashoor, G., Poon, L., Syngelaki, A., Mosimann, B. & Nicolaides, KH. Фетальная фракция в внеклеточной ДНК матери на сроке беременности 11–13 недель: влияние факторов матери и плода. Диагностика и терапия плода. 31, 237–43 (2012).

Pergament, E. et al. Неинвазивный пренатальный скрининг на основе однонуклеотидного полиморфизма в когорте высокого и низкого риска. Obstet Gynecol. 124, 210–8 (2014).

Fan, HC и Quake, SR. Чувствительность неинвазивного пренатального обнаружения анеуплоидии плода из материнской плазмы с использованием секвенирования дробовика ограничивается только статистикой подсчета. PloS One 5, e10439 (2012).

Sehnert, AJ Оптимальное обнаружение хромосомных аномалий плода путем массового параллельного секвенирования внеклеточной ДНК плода из материнской крови. Clin Chem 57: 1042–1049 (2011).