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自2011年以来，使用无细胞DNA（cfDNA）的无创性产前检查（NIPT）已在临床上用于筛查常见的胎儿非整倍体，包括13、18、21三体和性染色体异常。2012年12月，ACOG和SMFM建议对非整倍体风险增加的患者进行cfDNA筛查，如年龄>35岁或生化和NT筛查阳性的患者。2020年10月，ACOG建议所有患者应接受产前遗传筛查（包括cfDNA）和（或）诊断检查，无论其年龄或染色体异常风险高低。许多实验室现在已将患者的选择范围扩大到常见的非整倍体和性染色体异常之外，包括检测染色体微缺失和其他罕见三体（RATs）。
重要的是，无细胞DNA是一种筛查手段，可能出现假阳性和假阴性结果，这可能由于多种生物学机制造成。在对182例cfDNA筛查结果为假阳性的系统回顾中，29例为母体拷贝数变异，19例为局限性胎盘嵌合（CPM），9例为母体肿瘤，1例为双胎其中之一死亡，1例为母体嵌合。考虑到假阳性的可能，所有cfDNA筛查阳性患者在做出不可逆转的临床决定（即终止妊娠）之前，应接受遗传咨询、超声评估和诊断检查。在某些情况下，如果胎儿检查正常，可能需要对母体遗传病进行检查。
cfDNA筛查阳性后的诊断检查选项包括绒毛膜取样（CVS），可早至妊娠10周，以及羊膜穿刺术，可在妊娠15周之后进行。虽然CVS可以提供较早结果，但考虑到CPM的可能性，该项检查可能并不总是合适的，其发生率因非整倍体的不同而不同。
局限性胎盘嵌合（CPM）
为了确定最合适的诊断性检查，了解CPM很重要。当一个合子产生一个以上的不同染色体细胞系时，就会发生染色体嵌合现象。CPM是指胎盘中出现染色体异常但在胎儿中未检测到的现象。
CPM可发生于减数分裂（生殖细胞）或有丝分裂（受精后）不分离事件。在减数分裂不分离事件中，合子最初即为非整倍体。在许多情况下，这会导致自然流产。然而，如果随后有丝分裂早期出现染色体三体其中一条丢失从而导致整倍体细胞系，则可能发生嵌合。如果其中一条额外的染色体在早期有丝分裂不分离事件中丢失，该细胞系就会变成整倍体，并可以继续复制。这种现象被称为“三体拯救”。如果这种有丝分裂拯救事件发生在桑椹胚期，在分化为胚外组织和内部细胞团之前，并且只有整倍体细胞被并入内细胞团，可以产生CPM。重要的是，“丢失”的染色体在2条母方染色体和1条父方染色体之间，或在2条父方染色体和1条母方染色体之间随机选择，取决于最初不分离的起源亲本。如果剩下的两条染色体都来自同一亲本，这可能导致单亲二体（UPD），这是印迹综合征的一个重要原因。表1为UPD导致的印迹疾病。
表1 UPD表型 | ||
染色体 | 母方UPD | 父方UPD |
6 | 新生儿短暂性糖尿病 | |
7 | Russell Silver 综合征 | |
11 | Russell Silver 综合征 | Beckwith-Wiedemann 综合征，先天性高胰岛素血症 |
14 | Temple 综合征 | Kagami-Ogata 综合征 |
15 | Prader Willi 综合征 | Angelman 综合征 |
20 | Mulchandani–Bhoj–Conlin 综合征 | 假性甲状旁腺功能减退症type 1b |
在有丝分裂不分离事件中，合子最初是整倍体，但发生了不分离事件，产生了三种不同的细胞系：三体系、单体系和正常细胞系。虽然单体细胞系通常具有选择性劣势且不会继续复制，但三体细胞系和正常细胞系可以继续增殖。就cfDNA发现以及CVS和羊穿结果而言，这一事件发生的时机非常重要。如果不分离事件仅发生在成为胚胎外组织（细胞滋养层）的细胞中，而不发生在成为内细胞团（最终发育为胎儿）的细胞中，这将导致仅胎盘嵌合。
CVS涉及从胎盘中采集绒毛。绒毛的三个主要成分对CPM的解释很重要：合体滋养层、细胞滋养层和间充质核心。细胞滋养层中的非整倍体细胞系可以通过cfDNA筛查和直接制备CVS（自发分裂细胞的初步结果，通常在24-48小时内获得）来检出。间充质核心中的非整倍体细胞系只能通过CVS培养来检测。如果在间充质核心中发现非整倍体，则更可能反映真实的胎儿核型。
常见非整倍体：13、18、21三体
常见非整倍体（13、18和21三体）的cfDNA筛查阳性预测值（PPV）因实验室而异，但通常在21三体中最高，在13三体中最低，且随着母亲年龄的增加而增加（在40岁时对21、18和13三体cfDNA阳性预测值分别为91-99%、66-92%和43-71%），最近一项对中国近95000例单胎妊娠的研究中，21三体、18三体和13三体的总的PPV分别为95%、82%和46%。
在一项对超过52000例CVS样本的研究中，包括绒毛的直接制备和长期培养，965例在直接制备CVS（细胞滋养层细胞，也是cfDNA所分析的成分）中有嵌合现象证据。CPM在22%的13三体、4%的18三体和2%的21三体中表现明显。如果在CVS上发现嵌合，在随后羊穿中13、18、21三体异常概率分别为4%、14%和44%。
鉴于13三体局限性胎盘嵌合率较高，与18和21三体相比，阳性cfDNA筛查结果更可能代表因CPM导致的假阳性。因此，对于常见染色体cfDNA异常建议行羊穿更准确更合理。同样鉴于13三体胎儿的结构异常率很高，超声有助于对患者咨询和诊断检查决策。在51例NT正常的cfDNA筛查为13、18和21三体中，如果在妊娠早期发现超声异常，全部12例13三体、23例18三体中的20例确为胎儿三体。相反，妊娠早期超声检查无异常、cfDNA筛查为13三体、18三体中被确认为胎儿三体的分别为0/11和3/8例。
因此，在cfDNA筛查为13三体时，如存在超声异常，推荐行更早的CVS检查是合理的。如果在妊娠早期没有发现超声异常，可以提供CVS但应警惕CPM发生率高，可能需要进一步羊穿确认。对于18和21三体的病例，考虑到CPM的发生率较低，将CVS作为初始诊断是合理的。如果在CVS中检测到嵌合，则应进行穿刺以区分CPM和真性胎儿嵌合。
X单体
特纳综合征（45，X）的cfDNA筛查PPV低于前面提到的常见非整倍体，约为25%。这种较低的PPV归因于CPM、母体Turner综合征嵌合、双胎其一消失、或自发丢失以及与年龄相关的母体X染色体丢失。与年龄相关的X染色体丢失水平不太可能影响cfDNA结果，因为40岁时的丢失水平仅为2%。此外，总体而言，未发现母亲年龄增加是cfDNA Turner综合征假阳性结果的重要原因。
在一项对52673名妊娠期间同时进行羊穿和CVS的患者研究中，45 X的CPM发生率为59%。2014年对124名cfDNA筛查为Turner综合征的研究中，以及对母亲染色体核型的随访，发现母亲嵌合占cfDNA假阳性的8%。2021年对314名cfDNA筛查Turner综合征为阳性的进行的最新研究中，12.5%的不一致病例可归因于母体嵌合。
鉴于这些母体嵌合导致假阳性的比率，可以考虑在侵入性诊断之前建议对母体核型分析。然而，异常的母体核型并不排除胎儿遗传问题，特别是如果存在母体嵌合。此外，由于迫切需要诊断胎儿染色体异常，建议优先进行侵入性诊断。如果检测正常或患者拒绝接受侵入性检查，则应考虑对母体进行检查。
在另一项对975例产前诊断为Turner综合征病例研究中，84%发现有超声异常，最常见的是NT增加或淋巴水囊瘤（91%）。最近澳大利亚一项对47219例cfDNA病例研究中，cfDNA发现为Turner综合征的96例病例中，74%为假阳性。超声异常可显著降低假阳性的发生（OR 0.02）。87%的真阳性病例出现异常超声特征，而只有1%的假阳性病例出现异常超声特征。
值得注意的是，Turner综合征嵌合胎儿在妊娠早期不太可能出现超声异常。与非嵌合体病例相比，嵌合体Turner综合征的出生后新生儿表型通常较轻微，但这取决于受影响的组织和嵌合发生的时间。嵌合程度通常与表型的严重程度相关。
因此，对于通过cfDNA筛查Turner综合征高风险的妊娠，如果孕早期超声显示与Turner综合征一致的特征，特别是NT增厚或淋巴水囊瘤，建议CVS。如果孕早期超声检查正常，考虑到CPM的高发生率，建议行更准确的羊穿。如果羊穿正常，临床医生可以考虑对母体染色体核型检查以评估母体嵌合，特别是如果患者具有这种综合征特征，例如身材矮小、颈部皮肤皱褶、胳膊或脚肥大、学习困难，或生育困难。
考虑到母体嵌合导致假阳性，一些人可能首先考虑对母体染色体核型分析。然而，异常的母体核型并不排除胎儿遗传性疾病，特别是如果存在母体嵌合的情况下。此外，鉴于诊断胎儿染色体异常的重要性，建议优先进行侵入性检测。如果检测正常或患者拒绝接受侵入性检测，则应考虑进行母体检测。
罕见的其他常染色体三体（RATs）
虽然大多数实验室目前不提供罕见常染色体三体（RAT）的cfDNA筛查，但也有一些会提供，对于患者和临床医生如何解释或管理几乎没有指导。据报道，RATs的比率约为所有cfDNA筛查异常的0.47%。据预测，这些染色体真正异常的胎儿仅占cfDNA筛出RATs的15%，且不易存活。因此，只有胎儿嵌合的病例才能存活。对于这些罕见的非整倍体，在真正的胎儿嵌合病例中，产前咨询可能会很复杂，因为可能会有不同的表现，从接近正常到生命严重受影响不等。
因为只有嵌合体妊娠才能继续存活，基本上，所有这些病例都预期会有CVS嵌合结果，这将促使采用羊穿来确认是CPM还是真性胎儿嵌合。对于cfDNA筛查为任何RAT且超声显示胎儿正常，97%的可能为CPM。
因此，对于cfDNA结果为RATs且早期超声表现正常的妊娠，建议患者进行羊穿确认，除涉及印迹基因的染色体外。
单亲二倍体（UPD）检测
约1.5%的cfDNA为RATs的代表着真性胎儿嵌合并能存活到中期妊娠。预计只有约29%的病例有异常超声发现。然而，即使不是真性胎儿嵌合，对RATs进行检测也有两个潜在好处。一种是产前诊断UPD的可能性，另一种是识别有CPM的妊娠存在胎盘功能障碍风险的可能性。
当对RATs进行检测时，重要的是要考虑到三体在挽救过程中产生的UPD，这可能导致印迹染色体功能紊乱。（见表1）。目前已详细了解的涉及印迹障碍的染色体包括6、7、11、14、15和20号染色体。
美国医学遗传学和基因组学学会（ACMG）建议，如果CVS或羊膜穿刺样本中的一条印迹染色体存在嵌合（CVS异常但羊穿正常），或者如果移植了带有涉及印迹基因非整倍体的嵌合胚胎，产前影像也可能有助于指导UPD检测。例如，UPD14可能出现肋骨异常，称为“衣架征”，Beckwith Wiedemann综合征可表现为脐膨出、巨舌、内脏肥大、肾上腺增大或巨大胎儿，Russell-Silver综合征可表现为胎儿生长受限。重要的是，其中许多可能直到妊娠晚期才出现，尤其是生长受限。
因此，经cfDNA筛查为6、7、11、14、15和20号三体患者，建议行羊穿。也可以提供CVS，但考虑到CPM风险，应建议患者进行羊穿以确认诊断。如果羊穿正常，建议进行甲基化检测以排除UPD。
CPM和胎盘功能失调
对于RATs的CPM病例，可能会导致妊娠晚期的胎盘功能失调，包括胎儿生长受限和先兆子痫。16三体被认为是受孕时最常见的染色体异常。最近的一项研究中，181例CPM与757例对照组相比，只有16三体的CPM与胎儿生长受限（OR8.4；95%CI：1.6-43.2）、出生体重<3%（OR 11.2；95%CI：2.7-47.1）和自发早产（OR 10.2；95%CI 1.9-54.7）相关。对于其他RATs，也会与胎儿生长受限（OR 3.4；95%CI 1.3-9.3）相关，但没有出现出生体重＜3%的情况。其他研究也表明，16三体CPM的不良后果风险增加。
在cfDNA筛查中罕见常染色体三体阳性且超声检查正常的情况下，应为患者提供羊穿以排除胎儿嵌合。如果羊穿正常，晚孕期胎儿超声检查评估生长发育以筛查胎儿生长受限，尤其是NIPT中发现的16三体。
多种非整倍体出现
如果在cfDNA筛查中发现多种非整倍体，且羊穿正常，则可能存在潜在的母体恶性肿瘤。在2015年对3757名cfDNA发现异常的孕妇进行研究中，共有10例母体恶性肿瘤，其中7例存在一种以上非整倍体。另一项对639例在最初cfDNA筛查中存在多重染色体非整倍体孕妇进行的研究发现41例母体恶性肿瘤，PPV为7.6%。发现多种癌症类型，最常见的是乳腺癌、肝癌和淋巴瘤。
因此，在羊穿结果正常的情况下，如果发现超过一种异常cfDNA，则应考虑恶性肿瘤可能。
在这些情况下，恶性肿瘤的评估应包括完整病史和体检、实验室和影像学检查。病史应包括系统的全面回顾和癌症家族史。实验室检查可能包括外周血涂片的全血计数、完全代谢分析、巴氏试验和大便潜血。影像学检查可能包括胸片和胸部、腹部和骨盆的磁共振成像。
未来方向
目前正在积极研究cfDNA筛查拷贝数变异和单基因疾病的有效性。尽管已有一例微缺失病例报告了CPM，迄今为止尚无单基因疾病存在CPM的报道。正在进行的研究将有助于澄清此类情况下可选择的诊断方法。
表2 妊娠期cfDNA结果的管理
染色体 | 分类 | 建议的侵入性诊断 | 其他考虑 |
1、2、3、4、5、7、8、9、10、12、16、17、19、22 三体 | 罕见常染色体三体（RAT） | 早孕期超声正常：羊穿 早孕期超声异常：CVS | 晚孕期超声生长评估（特别是16三体） |
6、7、11、14、15、20三体 | RATs,印迹基因 | CVS，如果异常随后羊穿 | 如果胎儿未受影响建议甲基化检测 |
13三体 | 常见非整倍体，高比例CPM | 早孕期超声正常：羊穿 早孕期超声异常：CVS | 如CVS嵌合再行羊穿 |
18、21三体 | 常见非整倍体，低比例CPM | CVS | 如CVS嵌合再行羊穿 |
X单体 | 常见非整倍体，高比例CPM | 早孕期超声正常：羊穿 早孕期超声异常：CVS | 如胎儿未受影响，考虑母体核型检查排除母体为Turner 综合征 |
多种非整倍体 | 母体恶性肿瘤风险 | 早孕期超声正常：羊穿 早孕期超声异常：CVS | 如胎儿未受影响，考虑母体恶性肿瘤评估 |
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