非侵入性胎儿染色体基因检测（英语：Non-Invasive Fetal Trisomy Test，缩写：NIFTY 或英语：Non-Invasive Prenatal Test，缩写：NIPT）是一种崭新的产前检查技术，不需要透过高侵入性的羊膜穿刺术取样，仅须透过静脉采血抽取母亲的血液，就能侦测到胎儿在母血中微量的游离DNA，透过二代测序技术，可以精准检测胎儿染色体异常的状况｡相较于侵入性产前诊断方法-羊膜穿刺术，非侵入性胎儿染色体基因检测仅须透过静脉抽血，是非常安全的产检方式，并不会造成流产与羊膜腔感染的危险，更大幅降低孕妇接受产前检查的恐惧感，提高孕妇接受产前染色体检查的意愿。Wiki
NIPT检测内容
NIPT检测染色体的整倍数型变异，常规的NIPT检测内容包括21号染色体三体症、18号染色体三体症、13号染色体三体症。升级版本的NIPT检测内容还会包含9号染色体三体症、16号染色体三体症、22号染色体三体症、X染色体单体症、X染色体三体症、XXY症、XYY症。更高级的检测内容包含1p36缺失综合征、猫哭综合征、2q33.1缺失综合征、普瑞德威利综合征、天使综合征、遗传性唇颚裂综合征、狄乔治综合征、雅各森综合征、16p12.2-p11.2缺失综合征、任何大于5Mb的染色体缺失/重复。
| 内容 | 疾病 | 分类 |
|---|---|---|
| 21号染色体三体 | 唐氏综合征 | 常染色体数目异常 |
| 18号染色体三体 | 爱德华氏综合征 | 常染色体数目异常 |
| 13号染色体三体 | 巴陶氏征 | 常染色体数目异常 |
| 9号染色体三体 | 9号染色体三体症 | 常染色体数目异常 |
| 16号染色体三体 | 16号染色体三体症 | 常染色体数目异常 |
| 22号染色体三体 | 22号染色体三体症 | 常染色体数目异常 |
| X染色体单体 | 特纳氏综合征 | 性染色体异常 |
| X染色体三体 | 超雌综合征 | 性染色体异常 |
| XXY | 克氏综合征 | 性染色体异常 |
| XYY | 超雄综合征 | 性染色体异常 |
| 1号染色体短臂第36号位置约10Mb缺失 | 1p36缺失综合征 | 染色体片段缺失/重复 |
| 5号染色体短臂第15号位置约20Mb缺失 | 猫哭综合征 | 染色体片段缺失/重复 |
| 2号染色体长臂第33号位置约10Mb缺失 | 2q33.1缺失综合征 | 染色体片段缺失/重复 |
| 15号染色体长臂第11.2位置约14Mb缺失 | 普瑞德威利综合征 | 染色体片段缺失/重复 |
| 15号染色体15q11-q13基因UBE3A失去原本功能 | 天使综合征 | 染色体片段缺失/重复 |
| 1号染色体长臂第32.2位置约10Mb缺失 | 遗传性唇颚裂综合征 | 染色体片段缺失/重复 |
| 10号染色体短臂第14-13位置约11Mb缺失 | 狄乔治综合征 | 染色体片段缺失/重复 |
| 11号染色体长臂第23位置约10Mb缺失 | 雅各森综合征 | 染色体片段缺失/重复 |
| 16号染色体短臂第12.2-11.2位置约14Mb缺失 | 16p12.2-p11.2缺失综合征 | 染色体片段缺失/重复 |
| 大于5Mb的染色体缺失/重复 | - | 染色体片段缺失/重复 |
一般的NIPT进行是超低深度的WGS（0.1X），不能覆盖所有的位置，仅检测常染色体与性染色体的数目异常。在国内，NIPT报告性染色体异常的同时，会涉及胎儿性别信息，因此需要谨慎处理。
NIPT检测算法
通过NGS的低深度WGS测序，将数据比对到人类参考基因组（一般是hg38）后，统计比对到每个染色体的reads数。然后使用Z检验的方式获得每个染色体的Z值。一般的，需要使用50个以上的正常孕妇（孕周>10）血液样本建立参考基线。
Z值的计算公式如下
\[chrN\_Zscore\_Single\_Sample = \frac{chrN\_Sample\_\% - chrN\_reference\_\%\_average}{chrN\_reference\_\%\_stdev}\]即首先可算出每个样本的每个染色体的reads数占总reads数的百分比（chrN_Sample_%），对于将所有参考样本的同一染色体百分比结果求平均值（chrN_reference_%_average）以及标准差（chrN_reference_%_stdev），最后根据公式求出单个样本单个染色体的Z值。一般取Z值大于3为该染色体数目异常增加的阈值。
由于测序仪的GC偏好，在进行以上Z检验之前，需要对检出的reads数根据参考基因组的GC比例进行校正。方法是对参考基因组划分bins，然后统计每个bins的GC比例，同时统计每个样本在每个bins中的reads数。最后使用loess回归，根据bins中的GC比例校正bins中的reads数，重新把校正后的reads数相加获得每个染色体中的校正后reads数。R语言中的写法可参考此篇。
更重要的，在进行NIPT检测之前，需要进行胎儿分数评估，根据文章PMID26996738，胎儿DNA分数要达到4%对于胎儿非整倍体或其他遗传缺陷检测是必需的。计算胎儿分数的公式来自文章PMID29945966，公式如下，具体解析见文章。
\[P_{21} = \frac{1}{2}P_UFF + P_U\]NIPT检测软件
综上所诉，NIPT检测的基本步骤包括：比对、read counts提取、GC校正、FF(Fetal Fraction)评估、Z值计算。
其中，比对可使用bowtie2或者bwa。可使用samtools或者bedtools进行reads提取，但是像NIPTeR、WisecondorX这种类型的软件将提取、GC校正、Z值计算等功能都集成了。而FF评估则可用Sanefalcon、PREFACE等。也有一些搭建好的流程可供参考，比如FluFFyPipe和IonNIPT。
自己写的用于NIPT的脚本，不包含FF评估。