產前基因測序（Prenatal DNA Sequencing），是《MIT科技評論》評選的2013年十大突破科技之一。
胎兒產前DNA測序將是基因革命的下一個研發重點。你是不是也想知道肚子里的孩子長大后的命運？
2013年初，因生產全世界最廣泛使用的基因排序機器而聞名的技術公司Illumina耗資5億美元收購了一家幾乎沒有任何收入的創業公司Verinata。為什么Illumina愿意做這樣的投資？因為Verinata手中握有的技術可以打破上帝的旨意：在人類嬰兒出生之前對基因測序。
目前美國一共有4家公司可以完成胎兒產前基因測序工作，而這4家公司推出這項服務的時間均不超過一年半，即從2011年底開始提供胎兒產前基因測序服務。胎兒產前基因測序服務可以從懷孕的母親的血液中檢測腹中的胎兒是否帶有可以引發唐氏綜合癥（可導致認知和行為障礙）的缺陷基因。而在以前，檢測胎兒是否將罹患唐氏綜合癥需要從胎盤或者羊水中提取細胞進行基因測序，過程中可能會導致流產。
這種非侵入式的檢測方式比傳統基因測序方式更簡單、更安全而且更快捷。Illumina收購了Verinata之后，希望可以將這種非侵入式胎兒產前基因測序向美國推廣，此舉或將使超過25萬名孕婦免于遭受侵入式檢查之苦。Verinata首席臨床顧問、塔夫斯大學母嬰研究中心主任Diana Bianchi說：“從用于實驗室研究到普及推廣，如此快的時間，實在是讓人不可思議。非侵入式胎兒產前基因測序在其問世的第一年就產生巨大的影響力。”
但，這也許只是胎兒產前基因測序的開始。
Verinata等公司已經找到了如何在母親的血液中發現有關胎兒缺陷的更多信息，其中包括找到完整的基因序列。這將是極具突破性的技術創新，而且也將是最有“錢景”的技術創新。在未來的某一天，胎兒產前檢查將由抽取母親的血液代替。
北美著名的貝勒醫學院的兒科醫生、人類基因研究項目主人Arthur Beaudet說：“我認為，我們可以在3個月的時間內完成普通人的全部基因測序工作，或者至少是部分基因測序工作。”有了這種測序服務，以后人們不用等到疾病發生就可以知道自己將會患有何種疾病。“人類出生之前，就可以知道自己的命運。”
不過這項服務可能還需要一陣子才能普及，因為檢測胎兒的一種基因都需要多次抽取孕婦的血液，成本昂貴。（對成人的基因測序工作，Illumina收費9500美元，而檢測胎兒的基因序列，價格更高）。而且目前的胎兒產前基因測序工作還存在技術問題：胎兒的基因測序結果并不精確，不能用作臨床診斷結果。而且，從人倫角度來看，胎兒產前基因測序正在邁向一片雷區：如果我們在胎兒出生之前就知道了它的命運，我們會做出何種選擇？對于一個有生理障礙的胎兒，我們選擇撫養還是流產？
華盛頓大學的基因科學家Jay Shendure說：“在付諸實踐之前，我們首先要弄清楚我們要不要這么做。人類要是拿到了胎兒的完整基因，會做出何種行為。在實現之前，我們有很多障礙要消除。”Verinata的競爭對手Ariosa目前所做的基因測序血液樣本均來自醫院存樣，并沒有開始在人體上實驗。但是Shendure說，華盛頓大學正與斯坦福大學合作開展人體實驗。換句話說，今年將有一名特殊的嬰兒出生，在它出生之前，人類已經知道了它的完整基因代碼。
完整基因組
1977年，香港科學家盧煜明宣稱孕婦的血液中含有數萬億個腹中胎兒的基因片段。這些基因片段主要再來胎盤中破裂的細胞或死亡的細胞。根據盧煜明的預測，孕婦血液中自由流動的DNA片段中的15%是胎兒的。所以，高速DNA測序可以將這些數以萬億計的基因片段變成豐富的信息。
對孕婦血液進行基因測序可以得到完整的胎兒基因代碼。
為了檢測唐氏綜合癥，實驗人員需要對允許進行羊膜穿刺術獲取一定數量的嬰兒細胞，然后在顯微鏡下進行計數、分析。如果在細胞中發現了21號缺陷染色體，那么說明這名胎兒已經患上了唐氏綜合癥；在美國，有65%的女性得知結果之后選擇流產。
根據盧煜明的研究成果，現在只需要孕婦幾毫升的血液就可以檢測到缺陷染色體。實驗人員隨機對百萬個DNA片段進行排序，每個片段只有50-500個基因字符長度，然后利用計算機程序讓這些重排片段組合成人類基因組。接下來的工作很簡單，只需要對比21號染色體，如果在這些基因片段中發現了與可能導致唐氏綜合癥的21號缺陷染色體一致，那么孕婦腹中胎兒可能已經患上了唐氏綜合癥。這種方法非常高效，因為不必擔心孕婦的基因會對胎兒基因進行干擾，提高了胎兒基因的識別度。通過相似的方法還可以對18號和13號染色體進行對比檢測，檢測更多潛在疾病。
去年7月，Verinata的科學創始人、斯坦福大學生物物理學家Stephen Quake向外界展示了如何檢測胎兒完整的基因組信息。Shendure也完成了相似的工作。
從血液中分散的基因片段檢測并重構60億基因組信息并不是一件易事。首先需要對孕婦的基因進行測序，而且成本非常高，Ariosa的報價為5萬美元，Verinata報價相同但是速度更快。目前通過這種服務可以檢測胎兒是否會患有囊胞性纖維癥或地中海貧血等多種遺傳性疾病。人類目前已知有3000多種遺傳性疾病，均可通過這種方法檢測。
還有200多種缺陷疾病，比如說由基因重復或缺失導致的孤獨癥都可以通過胎兒產前基因測序得知。
Stephen Quake認為依靠當前的技術，這些都是可以實現的。但是又將面臨同樣的道德問題，知道了這些信息后人們會對胎兒做什么？Stephen Quake目前正在改善技術以幫助醫生檢測大多數重要基因，但是獲取胎兒產前基因測序全部信息真的有必要嗎？
為什么要擔心？
Illumina公司總裁Jay Flatley目前已經60歲，他一手完成了Verinata的收購。Illumina目前每年年收入11.5億美元，去年他勸服股東拒絕了羅氏制藥67億美元的收購邀約，他向股東保證基因測序將成為未來人們生活的一部分，可以提高Illumina的利潤。
Flatley早在多年前就已經預測了基因測序將在臨床上成為現實，未來所有的嬰兒在出生之前就已經知道了自己的身體狀況。“阻擋這項工作的不是技術問題，而是絕大多數人得知這種服務之后都是拒絕的。否則，胎兒產前基因測序可以在2年之內實現。”
成人可以知道胎兒的基因序列，而胎兒卻對自己的命運一無所知。
問題是，通過這種途徑獲取的完整基因信息中絕大多數是醫生和父母無法理解，也無法使用的。“完整基因測序將打開潘多拉的墨盒，”斯坦福大學研究生物倫理學的法學教授Henry Greely說：“知道了完整的基因序列，人們可以知道孩子長什么樣子，未來能長多高。但是又有多少父母會因為胎兒有缺陷而選擇流產呢？”目前可以在懷孕早期（6-8周）完成胎兒產前基因測序工作。
倫理學家Morris Foster擔心人們知道了胎兒的基因之后會做出不同的抉擇。
流產基因有缺陷的胎兒已經引發了爭議。Verinata公司今年將提供克氏綜合癥（先天性睪丸發育不全）的基因測序，而此前的羊膜穿刺術也可以發現克氏綜合癥，得知缺陷基因的孕婦有一半會選擇流產。如果Verinata的非侵入式胎兒產前基因測序得到推廣，那么會有更多婦女做出流產的選擇。
盧煜明認為，胎兒產前基因測序雖然有效，但是服務提供商應該將檢測范圍限制在20個或最常見的疾病內，“我認為我們應該在道德允許的范圍內使用這項技術，分析結果不應該對生命構成威脅。如果檢測出胎兒會患糖尿病，他在40歲之前可能并不會影響身體健康。而且未來40年，或許會出現糖尿病的特效藥，婦女不應該因為缺陷而選擇流產。”
奧克拉荷馬大學得人類學教授Morris Foster目前擔任Illumina公司倫理道德顧問，他跟公司總裁Flatley討論過對未出生胎兒的基因測序工作：“Illumina應該遵照醫師的要求進行基因測序服務。”
醫藥公司依舊在為處理成人基因信息而煩惱，現在又來了胎兒產前基因測序。Foster認為胎兒產前基因測序會讓醫生更難做出臨床決定，因為成人可以知道胎兒的基因序列，而胎兒卻對自己的命運一無所知。與其說讓人們對于這種測序感到憂慮，不如在一開始就對其用途做限制。
而且Foster還擔心人們會過分看重基因的作用：“我最擔心的就是人們對基因發現的過分解讀。醫生可以根據基因來說病人將患糖尿病，也可以說病人不會得糖尿病，但是不知道會不會得。如果家長對胎兒進行了產前基因測序，檢測到可能會得糖尿病，并對孩子進行針對性的防治，結果數年后發現是錯誤的。”
到目前為止，Illumina只還只是針對成人和患病兒童進行基因測序，Verinata也只針對有醫生許可的胎兒產前基因測序。即便如此，社會還是應該做些反應，比如說制定新的法律。胎兒產前基因測序現在面臨的社會學問題，若要普及，先要回答“何時何地使用此技術”。