【佳學基因檢測】可以進行基因篩查的新生兒遺傳病種類及其技術

佳學基因新生兒基因檢測導讀：

根據佳學基因的統計調查，目前各醫(yī)院對新生兒進行遺傳病篩查時，所采用的方法仍然是以代謝物的生化指標檢測為主，檢測結果假陽性率較高，且有一定的假陰性，篩查的病種有限。由于基因解碼技術的不斷發(fā)展和推廣。新生兒遺傳病篩查的基因檢測技術逐步得到應用。這些技術包括定量聚合酶鏈反應技術（PCR）、高密度芯片技術、高通量測序。高通量測序又分為基因包測序、全外顯子組測序和全基因組測序。但目前用于新生兒遺傳病篩查的基因技術主要為定量聚合酶鏈反應技術和基因包測序。新生兒基因篩查病種由單病種篩查如耳聾、脊髓性肌萎縮及重癥聯合免疫缺陷病等向多病種篩查發(fā)展。新生兒基因篩查結果解讀除遵循美國醫(yī)學遺傳學與基因組學學會聯合分子病理協會（AMCG)在2015年提出的“序列變異解讀標準和指南”外，還需要結合生化指標檢測及其他檢測結果綜合分析。新生兒遺傳病基因篩查的開展需要遵循倫理原則，包括將新生兒基因篩查作為公共衛(wèi)生項目的倫理、新生兒及其家庭成員知情選擇權和隱私權倫理等。新生兒遺傳病基因篩查的開展將使更多的遺傳病患者能夠早期診斷，改善其預后，在新生兒遺傳病篩查領域具有里程碑意義。

新生兒基因檢測關鍵詞

聚合酶鏈反應（polymerase chain reaction，PCR）;存活運動神經元 （survival motor neuron，SMN）;美國醫(yī)學遺傳學與基因組學學會（American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG）;

新生兒基因檢測的必要性

遺傳病種類繁多, 且大部分危害大, 患者病死率及致殘率較高?！哆z傳病的表征及其基因位點》中記錄了被廣泛承認的新生兒遺傳病近8千種，同時列出了與疾病相關的疾病表征近四萬種。新生兒遺傳病篩查可使患兒在出生后數天至數十天內得到診斷及治療, 以避免因遺傳病所致的死亡、致殘或減輕殘疾的程度。目前新生兒遺傳病篩查是在嬰兒出生后48~72?h，利用專用濾紙片采足跟血, 通過檢測疾病特異代謝物篩查某些遺傳代謝病的方法。隨著檢測技術的發(fā)展, 篩查技術從賊初的細菌抑制法, 發(fā)展到熒光免疫法及串聯質譜法。篩查病種從一種擴增到數十種 。但這些技術均屬于生化指標檢測, 存在較多的不足：①篩查結果受胎齡、出生體重、營養(yǎng)、用藥、地域/種族差異等多種因素的影響, 易出現假陽性結果，從而導致產婦及家屬的焦慮 ；②部分疾病篩查假陰性率高, 如citrin蛋白缺乏所致新生兒肝內膽汁淤積癥、多?；o酶A脫氫酶缺乏癥、鳥氨酸氨甲酰轉移酶缺乏癥等，其在新生兒期或未發(fā)病時代謝物通常無異常, 導致漏診  ；③代謝物檢測不能確定遺傳病基因型、不能明確確導致疾病發(fā)生的致病基因，無法對生育進行指導，從而避免下一代的患病；④篩查病種不夠多, 未涵蓋一些發(fā)病率較高的疾病, 如成骨不全、黏多糖貯積癥、肝豆狀核變性等。近幾年, 包括佳學基因在內的國內外多家科研機構將基因檢測技術用于新生兒遺傳病篩查研究  , 從基因層面通過一次實驗可以檢測數十種至數千種疾病, 有助于新生兒遺傳病篩查的廣泛開展。目前，用于新生兒疾病篩查的基因檢測技術較多, 篩查的疾病也從單種到數百種, 如何選擇基因檢測技術及病種對于新生兒的健齋康至關重要。

1 新生兒遺傳病篩查基因檢測技術

近年來，基因檢測技術快速發(fā)展，越來越廣泛地應用于新生兒遺傳病篩查領域。基于基因測序衍生出的不同篩查方案，各有其檢測適應證、優(yōu)勢及局限性。在選擇標準上，Wright等 出當一個疾病表型確定時，只需選擇相對明確的基因進行檢測，而對于遺傳異質性表型疾病則須選擇相對全面的方案。此外，還須結合檢測陽性率、費用和時效等因素，合理選擇適宜的基因檢測技術。

1.1 定量PCR技術

定量PCR技術是一種獲得諾貝爾獎的基因檢測技術。該技術采用PCR擴增反應體系，通過加入的熒光物質，對需要檢測的位點和基因序列進行指示，并結合精心設計的對照物質和標準曲線進行定量分析的方法。因其具有敏感度高、操作簡便、檢查費用低等優(yōu)勢，適合對致病基因或致病位點明確的單基因遺傳病進行大規(guī)模檢測。其缺點是可涵蓋的基因數量受限，檢測病種相對較少，只能檢測已知致病突變位點，不能檢測新發(fā)突變。目前，此項技術多用于耳聾和脊髓性肌萎縮的篩查 。

另外，高分辨率熔解曲線分析是一種高效、穩(wěn)定的PCR技術，其不受突變堿基位點及其類型的局限，且不需要序列特異性探針，在PCR結束后即可直接進行突變檢測和基因型分析，具有快速、簡便、靈敏、閉管操作、低成本等優(yōu)點，目前已用于多種致病基因已知突變位點的遺傳代謝病篩查，如甲基丙二酸血癥合并同型半胱氨酸血癥、肝豆狀核變性及法布里病等。但高分辨率熔解曲線分析對于PCR要求高，且在多態(tài)性或富含GC等復雜基因片段檢測中的應用尚存在爭議。

1.2 高通量測序

高通量測序是一種大規(guī)模平行測序技術。根據測序覆蓋范圍不同，可分為基因包測序（Panel測序）、全外顯子組測序和全基因組測序。高通量測序只是一種測序方法，對測序結果的解讀需要依賴基因解碼技術。

1.2.1 基因包測序

基因包測序是一種針對特定疾病相關基因的測序方法，可同時檢測多種基因，范圍從數種到數百種不等。這種方法有許多優(yōu)點，例如成本相對較低，快速回報結果，以及適用于那些表型多樣性明顯、需要進行鑒別診斷或存在多基因控制代謝通路的遺傳病。舉例來說，基因包測序可用于檢測各種常見遺傳性視網膜疾病中的多個致病基因，或者用于鑒別表型類似但基因不同的遺傳性心臟病?；虬鼫y序可對某些疾病的相關基因進行目標基因測序，可同時檢測數種至數百種基因?；虬鼫y序檢測基因數量少，檢測成本相對低，且具有針對性強、覆蓋范圍廣、周轉時間短等優(yōu)勢，但其無法發(fā)現一些未知基因和特殊突變?；虬鼫y序適用的遺傳病特點為：①具有明顯臨床表型多樣性；②多個疾病中存在表型重疊現象，需要進行鑒別診斷；③遺傳位點的異質性，多個基因同時控制一個代謝通路。由于其可以自由搭配基因種類及數量，臨床多用于某一類或幾類遺傳病基因檢測。目前，多種新生兒遺傳病篩查多采用此方法。

1.2.2 全外顯子組測序

全外顯子組測序具有范圍廣、性價比高的特點，因此廣泛應用于對未確診疾病的基因檢測。然而，它也存在一些限制，包括不能提供完整的基因組信息、難以檢測某些DNA結構突變。通過數據庫比對分析的機構容易假陰性結果。這種方法成本相對較高，所需要的周期也會長一些。因此，全外顯子組測序常用于尋找罕見遺傳疾病的致病基因，但不適用于新生兒遺傳病篩查，因為其成本和復雜性不適合大規(guī)模篩查。

1.2.3 全基因組測序

全基因組測序是一種檢測生物體整個基因組的方法，可獲得個體全部基因序列變化和突變信息。它在單堿基突變、插入缺失突變、拷貝數突變和結構突變等方面具有顯著優(yōu)勢。例如，第二代STATseq項目可以在短短26小時內進行初步診斷，并且具有高敏感度和特異度。然而，全基因組測序也面臨一些挑戰(zhàn)，如鑒定病因不明的突變、解釋臨床意義不明的結果、存儲和分析大量數據的問題以及較高的成本。目前，它主要用于解決臨床上無法明確病因的疑似遺傳病患者，而不適用于新生兒遺傳病篩查，因為其成本和復雜性不適合大規(guī)模篩查。隨著基因解碼技術的應用，這些缺點不斷得到克服。

2 新生兒遺傳病基因篩查的臨床應用

2.1 新生兒遺傳病基因篩查的疾病選擇及基因選擇

新生兒遺傳病篩查病種的選擇主要參考1968年世界衛(wèi)生組織Wilson-Jungner標準，即危及生命或可能導致嚴重殘疾，易于篩查且具有有效治療或干預方案的疾病。在此基礎上，新生兒遺傳病基因篩查的疾病應選擇：①目前開展篩查的疾病；②當地患病率及發(fā)病率較高且危害重的疾??；③遺傳機制清晰及基因型與表型明確的疾??；④有第二種方法可輔助診斷的疾病；⑤可以治療的疾病 。

新生兒遺傳病基因篩查選擇的基因包括某一種疾病的全部致病基因或優(yōu)勢基因。美國新生兒基因組測序（BabySeq）項目中包含三類基因：①對兒童期發(fā)病的疾病具有很高預測價值的基因；②具有中度證據和（或）外顯率的基因，兒童期干預可防止嚴重后果或成人期發(fā)病但兒童期的干預可能顯著改善臨床癥狀；③缺乏導致疾病證據的基因，具有低、中度外顯率或與成人期發(fā)病條件有關，尚無證據表明兒童期非侵入性治療起作用，但與患者的癥狀相關。對于可由多個基因突變導致的疾病，如高苯丙氨酸血癥、甲基丙二酸血癥及楓糖尿病等，可由數個至十幾個基因突變引起，為了節(jié)約實驗室成本、生物信息學分析成本及檢測時間成本，需要選擇占比較高的基因，如苯丙氨酸血癥可選擇 PAH和 PTS基因，甲基丙二酸血癥可選擇 MMACHC、 MMUT、 MMAA和 MMAB基因。

2.2 新生兒遺傳病單病種基因篩查

2.2.1 耳聾基因篩查 

耳聾患者中70%及以上是由遺傳因素引起的，新生兒聽力篩查雖然可以快速檢查聽力，但不適于遲發(fā)性、進行性或藥物性耳聾篩查 。耳聾基因篩查有助于提高遺傳性耳聾的檢出率。目前采用的篩查方法為針對數個基因及突變位點的定量PCR技術，已取得了顯著效果。

2.2.2 脊髓性肌萎縮基因篩查 

脊髓性肌萎縮是一種常染色體隱性神經退行性疾病，是由于 SMN1基因純合缺失導致SMN蛋白缺乏而致。2017年，美國一項研究利用定量PCR技術對紐約3826名新生兒進行篩查，檢測出1例脊髓性肌萎縮患兒，證實了脊髓性肌萎縮基因篩查的可行性 。2019年，中國大陸地區(qū)新穎對脊髓性肌萎縮進行大規(guī)模篩查，采用DNA質譜技術對29?364名新生兒進行篩查，確診3例患兒。該方法具有時間短、成本低、特異度及敏感度高等優(yōu)勢，有助于推動脊髓性肌萎縮的新生兒篩查。

2.2.3 地中海貧血基因篩查 

地中海貧血是由于人類珠蛋白基因突變或缺失導致珠蛋白肽鏈異常引起的一組遺傳性溶血性疾病，以α-地中海貧血和β-地中海貧血賊為常見。2016年，我國貴州省率先使用高通量測序聯合傳統地中海貧血篩查技術——跨越斷裂點PCR，對18?309名新生兒進行地中海貧血基因篩查，結果顯示該地區(qū)地中海貧血基因攜帶率為12.9%（2362/18?309），且檢測出傳統方法無法檢測出的65例地中海貧血基因攜帶者和相關突變，提示高通量測序結合跨越斷裂點PCR可以有效地識別新的突變，降低誤診率 。

2.2.4 重癥聯合免疫缺陷病基因篩查 

重癥聯合免疫缺陷病為X-連鎖或常染色體隱性遺傳，是原發(fā)免疫缺陷病賊嚴重的類型。定量PCR技術用于測定干血斑提取DNA中T細胞受體切除環(huán)的含量，其敏感度和特異度高，是目前新生兒重癥聯合免疫缺陷病篩查的主要方法。自2008年美國率先利用T細胞受體切除環(huán)篩查重癥聯合免疫缺陷病起，許多國家如英國、法國、西班牙等都紛紛進行了重癥聯合免疫缺陷病篩查研究 。2010年，我國臺灣地區(qū)率先進行了重癥聯合免疫缺陷病試點篩查項目，在106?931名受檢新生兒中篩查出2例患兒 。

2.3 新生兒遺傳病多病種基因篩查

傳統的單病種基因篩查一次只能檢測一種特定疾病，這在效率上存在一定的不足。由于遺傳病種類繁多，多病種基因篩查被廣泛應用，能夠在一次檢測中涵蓋數十種至數百種不同的遺傳疾病。這種方法利用高通量測序技術，能夠快速、正確地檢測多種疾病，且不依賴于典型的臨床癥狀表現。

例如，英國的研究者設計了一個基因包，一個包含 PAH、 ACADM、 TSHR、 CFTR、 HBB的基因包，篩查苯丙酮尿癥、中鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥、先天性甲狀腺功能低下癥、囊性纖維化和鐮刀型細胞貧血等五種疾病其中包含了苯丙酮尿癥、中鏈酰基輔酶A脫氫酶缺乏癥、先天性甲狀腺功能低下癥、囊性纖維化和鐮刀型細胞貧血等五種遺傳疾病相關基因的篩查。研究結果表明，這種基因包的敏感度達到100%，特異度為99.96%，正確度為99.5%。這驗證了多病種基因篩查在新生兒篩查中的有效性。而且，報告結果的時間僅需要1周，每個樣本的檢測成本也相對較低，但需要注意的是，這種方法所篩查的疾病種類相對較少。

在中國，也有類似的研究，基因解碼人員設計了一個包含573種基因的基因包，使用高通量測序技術對1127名新生兒進行篩查，成功檢測出4例患有葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺乏癥的嬰兒，以及1例原發(fā)性肉堿缺乏癥的嬰兒（而在此之前，串聯質譜法檢測結果為陰性）。這種多病種基因篩查與串聯質譜法的結合，有效地降低了假陽性率和假陰性率，提高了篩查結果的高效性。

3 如何分析解讀新生兒遺傳病的基因篩查結果？

根據ACMG聯合分子病理協會在2015年提出的“序列變異解讀標準和指南”，基因突變的評級可分為致病性、可能致病性、臨床意義不明、可能良性和良性五個等級。其中，致病性和可能致病性突變對臨床診斷具有意義，需要進一步的研究和診斷。臨床意義不明的突變不能直接用于診斷，需要結合臨床情況、家庭驗證、輔助檢查等來確定其意義。更多的情況是需要檢測更寬的范圍和采用類似于基因解碼技術的變異分析技術。

例如，如果一個新生兒的基因篩查結果顯示存在致病性突變，這可以用“陽性”來描述，說明這個突變可能與患兒的臨床表現有關。如果沒有檢測到可疑的突變，可以用“陰性”來描述。如果檢測結果是臨床意義不明的突變，可以用“不確定”來描述。而“攜帶者”則通常用于隱性遺傳病的攜帶者篩查，表示患者可能是某種遺傳病的攜帶者。

由于新生兒基因篩查通常在嬰兒出生后進行，即使嬰兒可能沒有明顯的臨床癥狀，對于突變的解讀需要更多的綜合信息。因此，在解讀基因篩查結果時，不僅要考慮突變的等級，還需要結合常規(guī)篩查結果和特異代謝物檢測等來確定賊終的診斷。

根據ACMG聯合分子病理協會在2015年提出的“序列變異解讀標準和指南” ，突變位點評級可分為致病性、可能致病性、臨床意義不明、可能良性和良性5個等級。其中，致病性和可能致病性突變對臨床有診斷意義；臨床意義不明不能直接作為臨床診斷的依據，需要結合臨床，必要時進行相應的家系成員驗證、輔助檢查、臨床隨訪等；可能良性和良性為不致病 。對于報告結果的解讀，ACMG建議用“陽性”、“陰性”、“不確定”以及“攜帶者”作總結性說明。“陽性”即檢出的致病突變可解釋受檢者的臨床指征；“陰性”即沒有檢出任何可疑的突變；“不確定”即檢出的突變?yōu)榕R床意義不明或常染色體隱性遺傳的疾病只檢出一個雜合致病突變而不足以解釋受檢原因；“攜帶者”則僅適用于隱性遺傳病攜帶者篩查的報告 。

由于新生兒基因篩查是在新生兒出生后2~7?d采血進行基因檢測，即使是遺傳病患兒采血時大部分可能并無臨床表現，判斷檢測到的基因突變是否致病時無臨床表型作為依據。故除按照上述基因檢測結果解讀原則對基因檢測結果進行判斷外，尚需結合目前的常規(guī)篩查結果及特異代謝物檢測進行解讀：①對于目前常規(guī)篩查的疾病，需要結合篩查結果進行解讀，包括高苯丙氨酸血癥、先天性甲狀腺功能減退癥、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺乏癥、串聯質譜篩查疾病及耳聾等；②對于目前未進行常規(guī)篩查但有明確特異代謝物的疾病，如溶酶體疾病、進行性肌營養(yǎng)不良、糖原貯積癥等，基因檢測結果解讀時建議進行特異代謝物檢測，以便診斷或排除篩查疾??；③對于無特異代謝物的遺傳病，基因檢測結果按照上述基因檢測結果解讀原則解讀。

4 與新生兒遺傳病基因篩查有關的倫理問題

新生兒遺傳病基因篩查引發(fā)了一系列倫理問題，包括政策制訂、監(jiān)護人知情選擇、隱私保護和篩查過程中的倫理問題。

首先，政策制訂方面需要考慮倫理問題，制定篩查政策時應充分考慮衛(wèi)生經濟學評價和成本效益分析，同時尊重人權，確保使用基因篩查技術的方式不損害篩查計劃的有效性或社會支持。

其次，新生兒監(jiān)護人的知情選擇權應得到尊重。監(jiān)護人代表新生兒行使知情選擇和決定權，因此在進行新生兒篩查前，應向監(jiān)護人提供詳細的信息，包括篩查項目、意義、方法和費用等，并獲得書面同意。

隨后，保護隱私權也是一個重要的倫理問題?；蚝Y查涉及到多方面的信息關聯，因此在測序數據的存儲、解讀和使用過程中，必須嚴格保護患兒及其家庭的信息和隱私。此外，涉及到患兒家庭成員的隱私信息也必須得到嚴格保密。

賊后，篩查過程中的倫理問題包括患兒家屬的情感支持和解釋工作。篩查結果可能引發(fā)患兒家屬的焦慮和絕望，因此需要醫(yī)生提供適當的安撫和溝通，同時解釋結果以降低心理負擔。對于突變的解讀，醫(yī)生需要具備良好的遺傳咨詢和報告解讀能力，確保結果的正確性和可理解性。

5 如何阻斷遺傳病在后代的再次出現？

遺傳病是由基因突變引起的疾病，通常是由父母傳給子女的。雖然不能有效消除遺傳病的風險，但可以采取一些措施來降低遺傳病傳遞給孩子的可能性：

遺傳咨詢：如果你或你的配偶家族有遺傳病的歷史，建議咨詢基因解碼師或遺傳咨詢師。他們可以評估你的遺傳風險，提供關于遺傳測試和家庭規(guī)劃的建議。

遺傳測試：某些情況下，遺傳測試可以幫助確定你和你的配偶是否攜帶有害基因。如果你知道自己攜帶了某種遺傳病的基因突變，可以考慮采取措施，減少將其傳遞給下一代的風險。

遺傳咨詢和家庭規(guī)劃：如果你和你的配偶都攜帶同一種或相似的有害基因，你可以考慮與遺傳醫(yī)生一起制定家庭規(guī)劃，以降低孩子患病的風險。這可以包括使用輔助生殖技術，如體外受精（IVF），并進行胚胎篩查，選擇不攜帶有害基因的胚胎。

遺傳咨詢和產前診斷：如果懷孕前已知你或你的配偶是有害基因攜帶者，可以在懷孕期間考慮進行產前診斷，如羊水穿刺或絨毛膜取樣，以檢查胎兒是否攜帶有害基因。

健康生活方式：保持健康的生活方式可以有助于減少患某些遺傳病的風險。這包括避免吸煙、限制酒精攝入、保持健康的體重，以及獲得足夠的鍛煉和營養(yǎng)。

請記住，即使采取了上述措施，仍然不能有效消除遺傳病傳遞給孩子的風險。遺傳病是復雜的，受多種因素影響。如果你擔心遺傳病風險，賊好與基因解碼師一起討論你的情況，并獲得個性化的建議。