出生缺陷是影响人口质量的重要因素，产前筛查与诊断是降低严重出生缺陷发病率的关键手段。传统血清学筛查因准确率有限、假阳性率较高，难以满足临床精准筛查的需求。2011年，NIPT技术正式应用于临床，通过检测孕妇外周血中胎儿游离DNA（cell-free fetal DNA，cffDNA），实现了对胎儿常见染色体非整倍体的无创、精准筛查，显著提升了产前筛查的效能。

随着临床对出生缺陷防控“早发现、早干预”需求的提升，传统NIPT在检测范围、分辨率等方面的局限性逐渐凸显，无法满足对染色体微缺失/微重复综合征及单基因遗传病的筛查需求。同时，基因组学技术、生物信息学算法的不断升级，推动了NIPT技术的迭代升级。在此背景下，新一代无创产前筛查技术(NIPT 2.0)基于高通量测序成功实现的对胎儿染色体非整倍体、微缺失/微重复综合征和显性单基因遗传病进行同步筛查的新型无创产前检测方法。NIPT 2.0弥补了上一代无创产前筛查技术(NIPT和NIPT Plus)无法检测胎儿单基因遗传病、对部分染色体异常(尤其是13三体、性染色体异常和部分微缺失/微重复综合征)检测不够准确、阳性预测值较低的缺陷。

NIPT 2.0标志着无创产前检测从染色体层面进入基因层面。NIPT 2.0的核心技术突破在于采用协同等位基因靶向富集测序技术（COATE-seq，Collaborative Allele Targeted Enrichment Sequencing），通过创新性探针设计、无偏好的cfDNA等位基因靶向富集、结合测序深度（Read Depth，RD）、等位基因频率（Allele Frequency，AF）和连锁单核苷酸多态性数据综合分析的创新生信算法，能很好的区分胎儿与母体的X染色体片段特征，在全球首次实现了对染色体非整倍体、MMS和单基因显性遗传病的同步筛查，实现了“三合一”检测，大幅度提高NIPT的疾病范围和检测准确性。NIPT 2.0可以同步筛查115种胎儿常见高发遗传性疾病，含10种染色体非整倍体（除第一代NIPT的T21、T18、T13外³，还包括性染色体非整倍体等）、13种常见染色体微缺失综合征和92种单基因显性遗传病。

2024年1月22日，新一代三合一无创产前筛查的多中心前瞻性临床研究成果见刊在Nature Medicine，该研究将来自中国不同省份的三家妇产医院的1191名胎儿遗传病高危孕妇被纳入一项前瞻性临床研究，所有参与者都接受了产前cfDNA综合筛查。其中，101例被剔除，最终对1,090个病例进行了进一步分析，通过新的筛查方法确定了135例妊娠，并通过诊断检测得到确认（膜腔穿刺或绒毛膜取样等侵入性产前检查或妊娠产物或胎儿脐带血检测，诊断方法包括针对目标单基因病的NGS panel检测、全外显子组测序、Sanger测序、染色体微阵列分析、CNV测序（CNV-seq）和核型分析）、），其中包括89例非整倍体、9例微缺失和37例单基因病。总体而言，将筛查结果与金标准诊断结果进行比较后得出，cfDNA综合筛查对所有筛查疾病的临床灵敏度为98.5%（95% CI，94.3%-99.7%），特异性为99.3%（95% CI，98.4%-99.7%）。相比目前仅针对染色体异常的标准筛查，NIPT 2.0筛查将遗传变异诊断的检出率提高了60.7%；对入组的NIPT-Plus筛查结果为胎儿染色体疾病高风险的孕妇中，NIPT 2.0将PPV从40.7%（35/86）提高到85.4%（35/41）。筛查效率和检测准确性均有较大幅度的提高。