NIPTの偽陰性とは？確率・原因と減らすためにできること

NIPTの偽陰性とは、赤ちゃんに染色体の数の異常があるのに、NIPTの結果が「陰性」と出てしまうことです。21トリソミー（ダウン症候群）では大規模な解析で検出率99.7%と報告されており、偽陰性はまれですが、ゼロではありません。主な原因は、血液中の胎盤由来DNAの割合（胎児分画）が低いこと、読み取ったDNAの量とのバランス、そして胎盤と赤ちゃんで染色体の構成が違う「モザイク」です。NIPTは確定診断ではないため、陰性でも異常が完全に否定されるわけではありません。このページでは、偽陰性の確率と原因、偽陰性を減らすためにできることを、臨床遺伝専門医が仕組みから解説します。

1. NIPTの偽陰性とは？偽陽性との違い

NIPTの偽陰性（false negative）とは、赤ちゃんに染色体の数の異常があるにもかかわらず、検査結果が「陰性」になることです。反対に、赤ちゃんの染色体は正常なのに「陽性」と出ることを偽陽性（false positive）といいます。どちらも、検査結果と赤ちゃんの実際の状態が食い違っている状態です。

食い違いが起こる根本には、NIPTが何を見ているかという問題があります。NIPTは、母体の血液に流れ込んでいるごく短いDNAの断片（cell-free DNA）を読み取り、染色体ごとに数を数えて、特定の染色体だけが多い（または少ない）かどうかを統計的に判定する検査です。このDNAのうち赤ちゃん側に由来するものは、実際には赤ちゃんの体からではなく、主に胎盤の絨毛の表面にある細胞（細胞栄養膜）から出ています[1]。つまりNIPTは、赤ちゃんそのものではなく「胎盤の表面の細胞の染色体」を調べているのです。

偽陰性と偽陽性の違い

検査の結果と実際の状態の組み合わせは、次の4つに分けられます。NIPTの精度を表す数字は、すべてこの表から計算されます。

偽陽性と偽陰性は、同じ仕組みの裏表になることがあります。代表的なのが、胎盤と赤ちゃんで染色体の構成が違うモザイクです。胎盤の表面だけに異常があれば偽陽性に、赤ちゃんにだけ異常があれば偽陰性になります[1]。一方で、母体の染色体の小さな増減のように主に偽陽性の側に働く原因もあり、偽陽性の原因がそのまま全部偽陰性の原因になるわけではありません。偽陽性の原因については、胎盤限局性モザイク、珍しい常染色体トリソミーや構造異常、母体側の要因の各節で解説しています。

陰性的中率とは

陰性的中率（NPV）とは、「陰性」と出た人が本当に異常がない確率のことです。受ける人が知りたいのは「この陰性はどのくらい信じてよいのか」なので、感度よりも陰性的中率のほうが実感に近い数字です。陰性的中率は、検査の性能（感度・特異度）だけでなく、受ける人のもともとのリスク（事前確率）によって変わります。この点は次の章で具体的な数字で示します。

NIPTがなぜ確定診断ではなく「スクリーニング検査」なのか、感度・特異度・的中率の考え方の基本は、診断的検査とスクリーニング検査と陽性的中率とはで詳しく解説しています。

2. NIPTの偽陰性の確率（偽陰性率）

NIPTの偽陰性の確率は、対象の染色体によって異なります。21トリソミーが最も低く、18トリソミーが最も高くなります。ここでは、国際的なメタ解析と日本のデータの両方から、偽陰性の頻度を整理します。

21・18・13トリソミー別の検出率と偽陰性率

NIPTの精度を集めた2017年のメタ解析では、単胎妊娠での検出率（感度）は21トリソミー99.7%、18トリソミー97.9%、13トリソミー99.0%、偽陽性率はいずれも0.04%と報告されています[2]。偽陰性率は「100%−検出率」なので、それぞれ約0.3%、約2.1%、約1.0%になります。

18トリソミーと13トリソミーで偽陰性が多めになるのには理由があります。これらのトリソミーでは胎盤が小さい傾向があり、胎児分画が低くなりやすいこと[3]、そして胎盤と赤ちゃんの染色体の食い違い（モザイク）による偽陰性のリスクが、染色体ごとに異なると推計されていることです[4]。この2つは、後の「原因」の章で詳しく説明します。

日本のデータ：約5.6万人で偽陰性は3例

日本では、NIPTコンソーシアムの多施設共同研究として、2013年4月から2018年3月までにNIPTを受けた56,545人の結果が詳しく解析されています。この研究で見つかった偽陽性は54例（0.095%）、偽陰性は3例でした[5]。3例はいずれも21トリソミーで、そのうち1例では胎盤と赤ちゃんの染色体の食い違い（モザイク）が確認されています[5]。

この3例は「検査を受けた人全体（56,545人）」の中での件数で、先ほどの表の偽陰性率（「異常がある赤ちゃん」に対する割合）とは分母が違います。異常のある赤ちゃんはもともと少数なので、受けた人全体で見ると偽陰性は非常にまれになります。なお、偽陰性は出生後に診断されて初めてわかるため、追跡できなかった例があれば実際より少なく数えられている可能性もあります。

陰性のあとに残るリスクは事前確率で変わる

同じ「陰性」でも、もともとのリスクが高い人ほど、陰性のあとに残るリスク（残余リスク）は高くなります。陰性的中率が事前確率で変わるのはこのためです。21トリソミーの検出率99.7%・偽陽性率0.04%[2]を使って、事前確率ごとに計算すると次のようになります。

母体年齢が上がると事前確率が上がるため、陰性後に残るリスクも少し上がります。ただし、どの事前確率でも陰性後のリスクは大きく下がっており、陰性結果に大きな意味があることに変わりはありません。なお、高年妊婦21,610人を対象にした日本の研究では、年齢別の21トリソミーのリスクが欧米のデータからの予測より低かったと報告されており[6]、事前確率そのものにも集団による違いがあります。

患者さんの体験談や、クアトロテストでの見逃しを含めた「陰性だったのにダウン症」の確率については、NIPT陰性だったのにダウン症…体験談やブログで語られる確率と原因でまとめています。

3. NIPTの偽陰性の原因とは

NIPTの偽陰性は、「検査が見ているDNA」と「赤ちゃん本人の染色体」とのあいだにずれがあるか、ずれがなくても信号が小さすぎて読み取れないときに起こります。原因として最も重要とされるのは胎児分画の低さで、2番目がモザイクです[4][3]。これに、DNAをどのくらい読み取ったか（depth）と判定のしきい値、双胎、母体側の要因、採血の時期が関わります。

1. 胎児分画

偽陰性の最も重要な原因は、胎児分画が、そのときの読み取り量（depth）に対して低すぎることです。胎児分画とは、母体の血液中のcell-free DNAのうち、胎盤に由来するDNAが占める割合です[3]。21トリソミーの場合、増えるのは胎盤由来DNAのうちの21番染色体の分だけなので、胎児分画が10%なら21番染色体の断片はおよそ5%増えますが、胎児分画が4%なら2%しか増えません。増え方が小さいほど、正常な妊娠でも生じる数え方のばらつきと区別しにくくなります。

胎児分画が低くなる要因として、母体の体重が重いこと、妊娠週数が早いことがよく知られています。胎児分画は週数とともに上がり、母体の体重が重いほど下がることが、大規模な検体の解析で示されています[7]。体重の影響は、母体側のDNAが増えて胎盤由来のDNAが薄められることによると考えられており、肥満の女性では脂肪組織の細胞死が増え、そこからcell-free DNAが血液中に放出されることが報告されています[8]。

見落とされやすいのが、赤ちゃんの染色体異常そのものが胎児分画を下げる場合があることです。胎児分画が低い検体では染色体異常の割合が高いことがメタ解析で示されており[9]、とくに13トリソミー、18トリソミー、3倍体で胎児分画が低くなりやすいことが知られています[3]。そのため、多くの検査は胎児分画が足りない場合に結果を出さず「判定保留（再検査）」とし、国際出生前診断学会（ISPD）の2023年の見解では、検査不成立のときは再検査だけでなく、超音波検査や確定検査も含めた選択肢を説明することが求められています[10]。

2. depth（読み取り量）とZスコアのしきい値

depth（デプス）とは、調べたいゲノム（DNA全体）を何回分読んだかを表す指標で、カバレッジとも呼ばれます。対象のゲノムのサイズをA、次世代シークエンサーで実際に読んだ塩基配列の合計をBとすると、B÷Aで計算し、「×20」のように表します。ただし、全ゲノムを数えるタイプのNIPTは、ゲノム全体を1回分にも満たない浅さで広く読み、どの染色体から来た断片かを振り分けてその本数を数える方式です。そのため精度を左右するのは、1か所あたりの読み取り回数よりも、判定に使えた断片の総数です。染色体の数の異常をどこまで検出できるかは、数えた断片の数による統計的なばらつきでほぼ決まることが示されています[11]。

判定にはZスコアが使われます。Zスコアは、検体の21番染色体の断片の割合が、正常な妊娠の基準集団の平均から標準偏差の何倍離れているかを表す値で、一般に3前後を超えると陽性と判定します。21番染色体の増え方は胎児分画の半分なので、Zスコアは「胎児分画÷2」を「割合のばらつき（変動係数）」で割った値にほぼ比例します。

この関係から、胎児分画とdepthのつり合いが見えてきます。数え上げのばらつきは数えた断片の数の平方根に反比例して小さくなるため、胎児分画が半分になったときに同じZスコアを保つには、理論上およそ4倍の断片を数える必要があります。決められた読み取り量に対して胎児分画が低すぎると、異常があっても「誤差の範囲」と判定されてしまい、偽陰性になります。

では、多く読めば読むほどよいのかというと、そうとも限りません。深く読めばコストがかかり、意味のない小さな偏りまで拾ってしまうおそれもあります。また、NIPTで見逃された症例を読み取り量を増やして再解析しても、検出できる範囲は限られていたとする報告があります[12]。モザイクのように生物学的な理由で起こる偽陰性は、読み取り量では解決できないためです。

3. モザイク（胎盤限局性モザイク・胎児モザイク）

偽陰性の2番目に重要な原因は、胎盤と赤ちゃんの染色体の構成が違うモザイクのうち、胎盤の表面の細胞は正常で、赤ちゃん本人には異常があるパターンです。胎盤・胎児のモザイクは、異常のある細胞がどこにあるかで6つの型に分けられます[1]。胎盤だけに異常がある場合を胎盤限局性モザイク（CPM、タイプI〜III）、赤ちゃんにも異常がある場合を真の胎児モザイク（TFM、タイプIV〜VI）と呼びます。

タイプVで偽陰性が起こるのは、NIPTが測っている胎盤由来のDNAの出どころが、主に細胞栄養膜だからです[1]。妊娠初期に母体の血液へDNAを放出しているのは主に絨毛の表面の栄養膜の細胞で、芯の間葉系の細胞はDNAの供給源としてはほとんど寄与しません。表面の細胞が正常であれば、血液中には正常なDNAだけが流れ込み、赤ちゃん本人に異常があっても結果は「陰性」になります。

このパターンがどのくらいの頻度で偽陰性を生むのかについて、絨毛検査（胎盤の組織を採って調べる検査）5,967例の結果から細胞栄養膜と間葉系の食い違いを調べ、13番・18番・21番染色体のそれぞれについて偽陰性のリスクを推計した研究があります[4]。この研究は、偽陰性のリスクが染色体ごとに異なることを示しており、18・13トリソミーで偽陰性が多めになる背景のひとつと考えられます。なお、赤ちゃん本人の体の一部の細胞だけが21トリソミーである場合はモザイク型ダウン症と呼ばれ、異常な細胞の割合によっては胎盤側のDNAに異常が十分に現れないことがあります。前述の日本のデータでも、偽陰性3例のうち1例でモザイクが確認されています[5]。実際に、NIPTが陰性だったのに21トリソミーのお子さんが生まれた症例は、NIPT陰性だったのに20代で2回もダウン症出産した症例で紹介しています。

4. バニシングツイン・双胎

双胎では、血液中の胎盤由来DNAが2人分の胎盤から混ざって入ってくるため、片方の赤ちゃんだけに異常がある場合、その信号が薄まります。とくに二卵性双胎では2人の染色体が別々なので、異常のある子に由来するDNAは胎児分画全体の一部にすぎず、単胎に比べて検出に必要な信号が小さくなります。双胎でNIPTを受ける場合は、検査がどこまで対応しているかを事前に確認することが大切です。双胎のNIPTの精度や判定不能については双子のNIPTで解説しています。

妊娠初期に一方の赤ちゃんが育たなくなるバニシングツイン（双胎の一児消失）では、亡くなった赤ちゃんの胎盤から出たDNAがしばらく血液中に残ります。この場合に問題になるのは主に偽陽性で、亡くなった子に染色体異常があると、生きている子が正常でも陽性と出ることがあります。一方、残った子の判定にとっては、もう一方の胎盤由来のDNAが混ざることで信号の比率が乱れる要因になります。詳しくはバニシングツインとはで解説しています。

5. 母体側の要因（BMI・抗凝固薬・母体の染色体）

母体側の要因では、体重（BMI）の高さと抗凝固薬が、胎児分画を下げる方向に働きます。体重の影響は前述のとおりです[7][8]。抗凝固薬については、低分子ヘパリンなどの抗凝固療法と、胎児分画が低いことによる検査不成立との関連が報告されており[13]、低分子ヘパリンの使用中に胎児分画が下がり、21トリソミーが偽陰性になった症例も報告されています[14]。一方で、検査不成立と関連したのは自己免疫疾患であってヘパリンではなかったとする報告もあり[15]、抗凝固療法の影響については結論が一致していません。不育症などで治療を受けている場合は、採血の際に伝えておくと結果の解釈に役立ちます。治療中の検査の考え方はヘパリン注射とNIPTで詳しく解説しています。

母体自身の染色体の小さな増減やモザイク、母体の腫瘍などは、母体側のDNAの比率を乱します。これらは主に偽陽性の側に働きますが、判定を不安定にして判定保留の原因になることもあります。詳しくはNIPTの偽陽性の原因：母体側の要因をご覧ください。

6. 検査時期が早すぎる

胎児分画は妊娠週数とともに上がるため、早すぎる時期の採血は胎児分画の低下と同じ理由で偽陰性や判定保留のリスクを高めます。胎児分画が週数とともに上がることは大規模な解析で示されています[7]。各検査は、十分な胎児分画が得られる週数を検証したうえで採血できる時期を定めています。週数は最終月経ではなく、超音波で確認した妊娠週数で判断することが大切です。月経周期が長い人などでは、実際の妊娠週数が想定より早く、結果的に早すぎる採血になっていることがあるためです。

4. 偽陰性を減らすためにできること

偽陰性を完全になくすことはできませんが、採血の時期、検査の選び方、超音波検査との組み合わせで、見逃しのリスクを下げることはできます。ここまでの原因を、受ける側ができる対策に置き換えて整理します。

検査を受ける時期

採血は、検査ごとに定められた週数を守り、超音波で確認した妊娠週数にもとづいて行います。胎児分画は週数とともに上がるため[7]、「少しでも早く知りたい」と規定より前に採血すると、判定保留や偽陰性のリスクが上がります。判定保留になった場合は、週数が進んでからの再採血で胎児分画が上がることが期待できますが、前述のとおり判定保留そのものにも意味があるため、再検査以外の選択肢も含めて検討します[10]。

検査法・プランの選び方

偽陰性の観点から確認したいのは、まず胎児分画を検体ごとに測定し、不足している場合は結果を出さない運用になっているかどうかです。胎児分画を確認せずに「陰性」を返す検査では、信号が小さすぎて見逃している可能性を区別できません。次に、調べたい異常がその検査の対象に入っているか、入っている場合にどの程度の精度が示されているかです。21・18・13トリソミーと比べ、染色体の一部の欠失や重複（微小欠失など）は信号がさらに小さく、検出の精度は検査法や大きさによって大きく異なります。

また、陽性・陰性の判定だけでなく、判定保留や結果の解釈について臨床遺伝専門医の説明を受けられるかどうかも、偽陰性のリスクを踏まえて結果を使ううえで重要です。NIPTの検査の方式やバイオインフォマティクスの仕組みは、NIPTの専門的な解説のシリーズで詳しく扱っています。

超音波検査との併用と確定検査

NIPTは血液中のDNAから染色体の数を推定する検査で、赤ちゃんの形を見る検査ではありません。胎児ドック（胎児超音波スクリーニング検査）などの超音波検査は、首の後ろのむくみ（NT）や心臓などの形態の異常を見つけることができ、NIPTとは別の角度から情報を補います。NIPTが陰性でも、超音波で気になる所見があれば、羊水検査などの確定検査が検討されます。モザイクによる偽陰性は胎盤側のDNAが正常であるために起こるので、NIPTを繰り返しても見つけられず、羊水検査のように赤ちゃん本人の細胞を調べる検査が必要です。NIPTが陰性だったあとに胎児ドックで所見を指摘された例は、NIPTは陰性でしたが胎児ドックで軽度のNT肥厚と三尖弁逆流を指摘されましたで紹介しています。

NIPTが陰性だったのにダウン症候群のお子さんが生まれた方の体験談は、NIPT陰性だったのにダウン症？ブログで知る後悔しないための備えで紹介しています。

よくある質問（FAQ）

まとめ

NIPTの偽陰性は、赤ちゃんに染色体の数の異常があるのに陰性と出ることで、検出率から計算した偽陰性率は21トリソミー約0.3%、18トリソミー約2.1%、13トリソミー約1.0%です[2]。日本のNIPTコンソーシアムのデータでは、56,545人のうち偽陰性は3例でした[5]。陰性のあとに残るリスクは、もともとのリスク（事前確率）によって変わります。

原因の中心は、NIPTが赤ちゃんではなく胎盤由来のDNAを見ていることにあります。胎児分画が読み取り量に対して低すぎること、胎盤の表面は正常で赤ちゃんに異常があるモザイク（TFMタイプV）が二大原因で[1][4]、双胎、母体側の要因、早すぎる採血も関わります。NIPTの陰性は「異常の可能性が低い」という意味で、異常がないことの証明ではありません。決められた週数での採血、胎児分画を確認する検査、超音波検査との併用が、偽陰性のリスクを下げる現実的な方法です。患者さん向けの確率と原因のまとめはNIPT陰性だったのにダウン症…体験談やブログで語られる確率と原因をご覧ください。

参考文献

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• [3] Fetal fraction and noninvasive prenatal testing: What clinicians need to know. Prenat Diagn. 2020. [Wiley]
• [4] False Negative NIPT Results: Risk Figures for Chromosomes 13, 18 and 21 Based on Chorionic Villi Results in 5967 Cases and Literature Review. PLoS One. 2016. [PLoS One]
• [5] Retrospective details of false-positive and false-negative results in non-invasive prenatal testing for fetal trisomies 21, 18 and 13. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2021;256:75-81. [ScienceDirect]
• [6] Maternal age-specific risk for trisomy 21 based on the clinical performance of NIPT and empirically derived NIPT age-specific positive and negative predictive values in Japan. J Hum Genet. 2018;63(10):1035-1040. [J Hum Genet]
• [7] Gestational age and maternal weight effects on fetal cell-free DNA in maternal plasma. Prenat Diagn. 2013. [Wiley]
• [8] Increased Death of Adipose Cells, a Path to Release Cell-Free DNA Into Systemic Circulation of Obese Women. Obesity. 2012. [PMC3483388]
• [9] Association between low fetal fraction in cell-free DNA screening and fetal chromosomal aberrations: A systematic review and meta-analysis. Prenat Diagn. 2023. [Wiley]
• [10] Position statement from the International Society for Prenatal Diagnosis on the use of non-invasive prenatal testing for the detection of fetal chromosomal conditions in singleton pregnancies. Prenat Diagn. 2023. [Wiley]
• [11] Sensitivity of Noninvasive Prenatal Detection of Fetal Aneuploidy from Maternal Plasma Using Shotgun Sequencing Is Limited Only by Counting Statistics. PLoS One. 2010. [PLoS One]
• [12] Limited ability of increased sequencing depth in detecting cases missed by noninvasive prenatal testing: a comparative analysis of 3 clinical cases. Sci Rep. 2024. [Sci Rep]
• [13] The association between anticoagulation therapy, maternal characteristics, and a failed cfDNA test due to a low fetal fraction. Prenat Diagn. 2017. [Wiley]
• [14] Low-molecular-weight heparin associated with reduced fetal fraction and subsequent false-negative cell-free DNA test result for trisomy 21. Ultrasound Obstet Gynecol. 2018. [Wiley]
• [15] Autoimmune disorders but not heparin are associated with cell-free fetal DNA test failure. J Transl Med. 2018. [J Transl Med]

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