NIPTの世代による違いとは？

東京でNIPTを提供するミネルバクリニックです。NIPTは2011年に世界で始まって10年近くたちました。10年たつと技術もどんどん進みます。
第1世代→第2世代→第3世代と進歩しているのです。一般にはわかりにくい違いを説明したいと思います。
文責　仲田洋美（総合内科専門医、がん薬物療法専門医、臨床遺伝専門医）

世代とは？

たとえば、みなさんもよくお世話になるとおもわれる抗生物質。

セフェム系抗生物質（抗菌薬）には第1～4世代まであります。
開発された時期により分けています。
第1世代は一番古く、数字が増えるごとにあたらしくなります。
セフェム系抗菌薬は細菌の細胞壁の合成を阻害することで効果を発揮します。

第一世代セフェム
グラム陽性菌（肺炎双球菌など）に強く、グラム陰性菌（緑膿菌など）に弱い

第二世代セフェム
グラム陽性菌にやや強く、グラム陰性菌にやや強い

第三世代セフェム
グラム陽性菌に弱く、グラム陰性菌に強い

第四世代セフェム
グラム陽性菌に強く、グラム陰性菌に強い

とこんな感じで、それぞれ開発された時期により、特徴があります。
大体は前の世代の弱いところを克服するために技術開発がなされるので、改良版だと思っていただいていいと思います。

ただし！
抗菌薬の場合、乱用すると耐性菌が増えるので、正しい使い方が必要になります。
決して　第4世代つかって　なんて患者さんが医師に指示するのはおやめください。

端的に言うとどこが変わったのか？！

第1世代のWGS法は、母子のDNAを区別して測定することはできなかったのですが、第3世代だとそれが正確にできるようになりました。
なので、正確性が格段に増しているんです。

おおざっぱに表で確認しましょう

第1世代NIPT（全ゲノム）

第一世代は全ゲノムシークエンス（WGS）に基づいています。
プロトコルは
血清 ➜ DNA抽出 ➜ 　ライブラリーの準備　 ➜ 塩基配列の測定 ➜ 解析 ➜ レポート
zスコアを用いた単純統計解析:正規化染色体値(normalized chromosome value ；　NCV)
NCV >3➜陽性の場合;NCV≦0➜陰性の場合;0～3➜では結論が出ない
低深度(0.1～0.5X)：シークエンサーで塩基配列を1回決定することをリード１といいますが、データーは積み下がっていく形なので深度とも表現します。1リード＝1深度です。第1世代では50回しか読めませんでした。深れば深いほど正確に成のですが、ごみも増幅してしまうためゴミデータが除去できない場合は、ごみがそれらしく見えてしまい、判定を誤ってしまいます。ですので、第1世代では50回までしか読めませんでした。
胎児分画を測定できない
決定的でない結果の可能性
感度および特異度の不良
母親の血液由来の元のcfDNA断片へのアクセス

WGSベースのNIPTに関する詳細な説明はこちらをご覧ください。

• Chapter3-2-1 WGSベースのNIPT①
• Chapter3-2-2 WGSベースのNIPT②
• Chapter3-2-3 WGSベースのNIPT③
• Chapter3-2-4 WGSベースのNIPT④
• Chapter3-2-5 WGSベースのNIPT⑤
• Chapter3-2-6 WGSベースのNIPT⑥

第2世代NIPT (標的増幅)

multiplexed PCRを用いた濃縮法に基づいて
標的分析プロトコール
血漿➜ DNA抽出➜標的ライブラリ調製➜配列決定➜解析➜報告書
高い読取深度：第2世代はリードは500になっています。
SNPを用いて胎児分画を測定できる
第1世代NIPTと比較して高い感度と特異度
母親の血液から失われた元の断片
PCRクローンの分析
断片サイズ情報なし
PCRの重複を除去したり、PCRの誤りを軽減したりすることはできない
Multiplex PCR法は不均一な増幅効率を有する
Second Generation NIPT (Target Amplification)

第3世代NIPT　(スーパーNIPT)

独自のTarget Capture Enrichment Technologyに基づき
標的分析プロトコール
血漿➜ DNA抽出➜標的ライブラリ調製➜配列決定➜解析➜報告書
非常に高い読影深度
胎児分画を非常に正確に測定できる
母親の血液由来の元のcfDNA断片へのアクセス
フラグメントサイズ分析を行う能力
重複を除去し、PCRエラーを軽減できる
第1世代および第2世代NIPTと比較して非常に高い感度および特異度
複数の解析方法のスコアを用いて精度を向上させる
異数性を超えた遺伝性疾患の検出技術を拡大する能力