Nami zachytené anomálie
Univerzálny skríning trizómie 21 a čo s informáciou o fetálnej frakcii pod 7,0% z NIPT
Úvod a cieľ
Jednou z hlavných príčin zlyhania NIPT je nízka fetálna frakcia, ktorá je zastúpená v rozsahu 0.1% - 6.1%. Avšak DR z NIPT pri skutočnej fetálnej frakcii (tFF) pod 7.0% už nie je všeobecne udávaným číslom >99%, ale dľa Wright et al. 2015 sa pohybuje od 97.6% pri tFF 6.9% po 62.4% pri tFF 4.0% (tabuľka 1). Fenomén nízkej tFF a nízkej DR pri tFF pod 7.0% má praktické i teoretické riešenie v univerzálnom skríningu, t.j. kalkulácií výstupných rizík z NIPT a kombinovaného testu do tzv. nového rizika voči hlavným chromozomálnym aberáciám. Typ NIPT testu, ktorý vychádza z odhadovanej fetálnej frakcie (eFF) má významne vyššiu falošnú negativitu. Je to z tendencie odvádzania hodnôt eFF od najvyšších hodnôt tFF, kde pri hodnotách pod 7.0% eFF vykazuje test vyššiu DR ako pri tFF, a pri hodnotách nad 7.0% je situácia opačná (tabuľka 1). Zlatým štandardom dľa Schmid et al. 2018 pre stanovenie tFF frakcie je kvantifikácia pomocou Y-chromozómových sekvencií, táto metodika je však nepoužiteľná pre tehotenstvá so ženským plodom a v takom prípade zlatý štandard neexistuje a využívajú sa rôzne iné spôsoby bioinformatického stanovovania tFF, pri ktorých však existuje obava v súvislosti s koexistenciou rôznych NIPT metodík.
Metodika
Praktické aplikovanie a overenie sily testovania formou NIPT s výsledkom kombinovaného testu (KT) pri známej tFF s pomocou aplikácie Bayesovej teórie na základe binomického modelu podľa návrhov teoretickej štúdie Wright et al. 2015 (tabuľka 2). Individualizácia NIPT (NIFTY PRO®, PRENASCAN®; CUHK-BGI Genome Research Center, Hong Kong) výsledkov 15 testovaných pacientok s výslednou tFF pod 7.00% so vstupným rizikom z KT formou Bayesovej kalkulácie s cieľom zvýšenia DR pre zlepšenie výkonu testovania (tabuľka 3, 4). V dvoch prípadoch s hodnotou tFF <4% kedy bol test ohlásený ako neúspešný, by bolo vhodné aby laboratórium poskytlo informácie o hĺbke sekvenácie, Z-skóre a percentuálne číslo tFF. Tým by sme boli schopní aplikáciou Bayesovej teórie zo vstupného rizika z KT stanoviť mieru rizík chromozómových aberácií pri inak zbytočne stratenom NIPT s významne vysokou DR 86.8-98.0% pri tFF 0.1-4.0%.
Výsledky záver
Skupina 15 pacientok testovaných formou NIFTY PRO® a PRENASCAN® s výsledkom tFF <7.00% tvorilo skupinu 9.74% všetkých NIPT testov (obdobie január 2015 - január 2019) nášho pracoviska. Do tejto skupiny sme aplikovali výsledky štúdie Wright et al. 2015, kde výstupné nové riziko bolo vykalkulované formou Bayesovej teórie zo známych vstupných rizík z NIPT a KT (tabuľka 3). Vďaka tomu sme boli schopní zlepšiť výkon testovania u 13 z nich napr. zo známej DR 62.1% pri tFF 4.00% na DR 98.0% alebo pri známej DR 87.4% v prípade tFF 5,38% na DR 99.1% (tabuľka 4). V zmysle Bayesovej teórie pomocou +/- pravdepodobností (likelihood ratios LR) dokážeme reprodukovať negatívny alebo pozitívny výsledok i individualizovaným číselným pomerom pravdepodobnosti postihnutia 1:Y. Naopak takáto rekalkulácia výsledku NIPT pri tFF ≥9.00% dosahuje DR 100% pri FPR 0.00% a tým dosahuje výsledky diagnostického testovania (tabuľka 2).
| Množstvo fetálnej frakcie (%) | Odhadovaná fetálna frakcia (eFF) | Skutočná fetálna frakcia (tFF) | ||
|---|---|---|---|---|
| Frekvencia výskytu (%) | Detekčnosť T21 (%) | Frekvencia výskytu (%) | Detekčnosť T21 (%) | |
| 0.0 – 0.9 | 0.03 | nehodnotiteľné | 0.00 | nehodnotiteľné |
| 1.0 – 1.9 | 0.26 | nehodnotiteľné | 0.00 | nehodnotiteľné |
| 2.0 – 2.9 | 0.85 | nehodnotiteľné | 0.05 | nehodnotiteľné |
| 3.0 – 3.9 | 1.85 | nehodnotiteľné | 0.32 | nehodnotiteľné |
| 4.0 – 4.9 | 3.16 | 95.7 | 1.08 | 62.1 |
| 5.0 – 5.9 | 4.60 | 97.6 | 2.55 | 87.4 |
| 6.0 – 6.9 | 6.00 | 98.7 | 4.62 | 97.6 |
| 7.0 – 7.9 | 7.14 | 99.2 | 6.94 | 99.8 |
| 8.0 – 8.9 | 7.94 | 99.6 | 9.02 | 100.0 |
| 9.0 – 9.9 | 8.36 | 99.8 | 10.44 | 100.0 |
| ≥10 | 59.80 | ≥99.9 | 64.98 | 100.0 |
Tabuľka 1. Wright D. et al.: A unified approach to risk assessment for aneuploidies: UOG 2015;45:48-54
| tFF (%) | 10 – 13 týždeň gravidity (%) | NIPT | Zmena rizika pre T21 | Kombinovaný test + NIPT (Univerzálny skríning T21) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FPR (%) | DR (%) | Stúpne +LR | Poklesne -LR | FPR (%) | DR (%) | ||
| 4.0-4.9 | 0.8 | 0.1 | 62.1 | 620 | 3 | 0.58 | 98.0 |
| 5.0-5.9 | 3.3 | 0.1 | 87.4 | 870 | 8 | 0.26 | 99.1 |
| 6.0-6.9 | 5.1 | 0.1 | 97.6 | 980 | 42 | 0.10 | 99.7 |
| 7.0-7.9 | 6.8 | 0.1 | 99.8 | 990 | 410 | 0.03 | 99.9 |
| 8.0-8.9 | 8.2 | 0.1 | 100 | 1 000 | 7350 | 0.01 | 100 |
| 9.0-9.9 | 8.3 | 0.1 | 100 | 1 000 | >10 000 | 0.00 | 100 |
| ≥10 | 64.3 | 0.1 | 100 | 1 000 | >10 000 | 0.00 | 100 |
Tabuľka 2. Wright, D., Wright, A., Nicolaides, K.H.: A unified approach to risk assessment for fetal aneuploidies: UOG 2015;45:48-54 Nicolaides et al.: Screening for aneuploidies by cffDNA analysis of maternal blood: Advances in Fetal Medicine Course: 6.-7.12.2014, London
| Príklad výpočtu nového individuálneho rizika pre trizómiu 21 formou Bayesovej teórie (KT + NIPT = univerzálny skríning): |
|---|
|
V prípade vysokého (pozitívneho) rizika pre T21 z výsledku NIPT: Prior risk z kombinovaného testu (X) vydelíme hodnotou +LR zodpovedajúcej FF X / hodnota +LR (pri danej FF) = Y |
|
V prípade nízkeho (negatívneho) rizika pre T21 z výsledku NIPT: Prior risk z kombinovaného testu (X) vynásobíme hodnotou -LR zodpovedajúcej FF X x hodnota -LR (pri danej FF) = Y |
| Nové riziko trizómie 21 (posterior risk v univerzálnom skríningu) je 1:Y |
Tabuľka 3. Bayesová kalkulácia so vstupným rizikom z KT s cieľom zvýšenia DR pri FF pod 7.00% ale aj pre ostatné prípady hodnôt FF
| FF <7.0% | FF uvedená labora-tóriom | KT nami uvádzaný výsledok rizika T21 | NIPT uvádzaný výsledok rizika T21 labora-tóriom | +LR /-LR | DR z NIPT pre T21 uvádzaná labora-tóriom | Skutočná DR z NIPT pre T21 dľa meta-analýz (Gil et al. 2015-17) | Zlepšenie DR testácie T21 univerzálnym skríningom (new risk) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 5.20% | 1:6528 | negatívny | 8 /-LR/ | 99.12% | 87.4% | 99.1% (1:52224) |
| 2 | 4.00% | 1: 15931 | negatívny | 3 /-LR/ | 99.12% | 62.1% | 98.0% (1:47793) |
| 3 | 6.89% | 1: 10189 | negatívny | 42 -LR | >99% | 97.6% | 99.7% (1:427938) |
| 4 | 6.22% | 1:7880 | negatívny | 42 /-LR/ | >99% | 97.6% | 99.7% (1:330960) |
| 5 | 5.38% | 1:1280 | negatívny | 8 /-LR/ | >99% | 87.4% | 99.1% (1:10240) |
| 6 | 4.63% | 1:19153 | negatívny | 3 /-LR/ | 99.12% | 62.1% | 98.0% (1:57459) |
| 7 | 5.35% | 1:7285 | negatívny | 8 /-LR/ | >99% | 87.4% | 99.1% (1:58280) |
| 8 | 5.90% | 1:11250 | negatívny | 8 /-LR/ | >99% | 87.4% | 99.1% (1:90000) |
| 9 | 6.78% | 1:650 | negatívny | 42 /-LR/ | >99% | 97.6% | 99.7% (1:27300) |
| 10 | 6.45% | 1:20135 | negatívny | 42 /-LR/ | >99% | 97.6% | 99.7% (1:845670) |
| 11 | 4.30% | 1:98525 | pozitívny | 620 +LR | 99.12% | 62.1% | 98.0% (1:159) |
| 12 | 6.12% | 1:3580 | negatívny | 42 /-LR/ | >99% | 97.6% | 99.7% (1:150360) |
| 13 | 6.70% | 1:55650 | negatívny | 42 /-LR/ | 99.12% | 97.6% | 99.7% (1:2337300) |
Tabuľka 4. Zlepšenie testácie formou univerzálneho skríningu v prípadoch NIPT s FF pod 7.00%
Juhás M., Kilárska K., Stašková A. Centrum fetálnej a gynekologickej diagnostiky, JUHAMED, s.r.o., Košice, Slovensko;
Genčík M. MedGene s.r.o., Laboratórium lekárskej genetiky, Bratislava, Slovensko;
Rusňák I., Čunderlík A., 1. Gynekologisko-pôrodnícka klinika LF, SZU a UNB, Bratislava, Slovensko