无创产前检测（Non-Invasive Prenatal Testing, NIPT）即产前游离DNA筛查，是目前全球临床广泛应用的胎儿染色体非整倍体筛查技术，通过分析孕妇外周血中的胎儿游离DNA，既规避了传统侵入性穿刺的风险，又大幅提升了常见染色体异常的检测准确性。而胎儿分数（Fetal Fraction，FF），即母体血浆中胎儿游离DNA占总游离DNA的比例，是评估该检测可靠性的核心质量指标。
近年来，数字PCR因其操作简便、成本较低，逐渐成为产前游离DNA筛查领域具有潜力的新平台。然而，该平台尚缺乏一种能够与其工作流程无缝整合的FF定量方法，现有的FF测定方法普遍存在性别依赖性、流程复杂或需要父母基因分型等局限，一定程度上限制了其在临床中的进一步应用与推广。
近日，清华大学生物医学工程学院郭永教授团队联合郑州大学第一附属医院、湖南医药学院、东莞市妇幼保健院和北京新羿生物，开发了一种基于多重单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism, SNP）和Y染色体联合检测的数字PCR胎儿分数定量新方法。该方案通过创新的单探针双等位基因识别设计和三重Y染色体靶标策略，实现了无需父母基因分型、不依赖胎儿性别的FF精准定量，为基于数字PCR的产前游离DNA筛查的临床转化提供了关键质控工具。相关研究成果以《一种基于多重SNP和Y染色体检测的胎儿分数定量数字PCR方法》（A Digital PCR Assay for Fetal Fraction Quantification Using Multiplex SNP and Y Chromosome Detection）为题，于2026年2月26日发表在Clinical Chemistry期刊。
四个技术创新，突破现有局限
突破性别限制的双轨检测策略：同时检测9个常染色体SNP位点和3个Y染色体位点，男性胎儿使用Y染色体法定量（精度更高），女性胎儿使用SNP法定量。
单探针双等位基因区分技术：利用一种优化的单TaqMan探针同时区分两个等位基因，通过精准热力学调控，仅凭荧光强度差异即可实现SNP分型。
三重Y染色体靶标提升灵敏度：针对Y染色体设计三重检测，有效增加低浓度下的阳性微滴数量，克服泊松统计噪声，显著提升低浓度下的检测精度。
免除父母基因分型的算法：通过生物学约束算法（FF>0%且<50%）自动计算胎儿分数，简化临床流程。
单探针双等位基因区分技术
三步简单检测，适配临床流程
样本处理与DNA提取：采集孕妇外周血，提取血浆中的游离DNA。
多重数字PCR检测：使用全自动数字PCR平台，在两孔反应体系中完成9个常染色体SNP位点和3个Y染色体位点的检测。
数据分析与FF计算：基于微滴荧光振幅区分等位基因类型，计算各靶标拷贝数，结合LOD阈值过滤和生物学合理性约束，输出最终FF值。
整体工作流程
性能验证，灵敏高效
优异的检测灵敏度：对于Y染色体法，最低可检出1%的FF；对于SNP法，最低检出限为2.5%。
良好的方法学一致性：经临床样本验证，该方法与二代测序技术（Next-Generation Sequencing，NGS）方法检测结果具有高度一致性。
快速的检测周期：单个样本的完整检测仅需约3.5小时。
模拟样本分析：Y染色体与SNP定量性能比较
临床样本验证：数字PCR与NGS方法一致性评估
多维度应用价值，助力出生缺陷防控
这项技术具备多维度应用价值，社会与临床意义显著：在临床无创产前筛查中，可作为数字PCR检测的前置质量评估步骤，快速判定样本FF是否满足检测要求，有效降低假阴性风险，提升检测准确性；在医疗资源受限地区，相比NGS平台，该数字PCR方案成本更低、设备要求更简单，更适合基层医疗机构开展，推动无创产前筛查技术下沉；此外，该方法还可用于产科并发症监测，通过动态追踪孕妇体内 FF 的变化，辅助预测子痫前期等妊娠相关疾病的风险。
作为数字PCR无创产前筛查领域的系列性工作，该团队早在2019年即于Analyst期刊发表封面文章，实现了基于数字PCR的胎儿染色体非整倍体无创检测。在此基础上，团队持续创新，完善了从染色体非整倍体检测到胎儿分数定量的技术体系。该系列成果兼具技术稳健性与经济可及性，对推动产前游离DNA筛查技术下沉服务、提升出生缺陷防控覆盖率具有重要意义。
清华大学生物医学工程学院郭永教授为论文通讯作者。清华大学生物医学工程学院2023届博士毕业生、清华大学“水木学者”博士后陈芊如（马来西亚籍），郑州大学第一附属医院代鹏博士为论文共同第一作者。研究得到北京市科技新星计划、山西医科大学-清华大学医学院前沿医学协同创新中心、河南省医学科技攻关省部共建重点项目及河南省科技攻关项目等项目的支持。
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