新生儿基因筛查在遗传性疾病中的应用进展

时间：2024-01-16 08:44:05 来源：网友投稿

孙淑妮庄丹燕李海波

[摘要] 近年来，随着分子生物学的快速发展，高通量测序（next generation sequencing，NGS）等基因检测技术在遗传性疾病筛查诊断领域有极高的应用价值，特别是在新生儿疾病防治方面。新生儿基因筛查旨在早期发现新生儿患遗传性疾病风险，为临床诊断和治疗提供依据。本文综述新生儿基因筛查作为一级筛查在基因表型明确的单基因遗传性疾病（遗传性耳聋、脊髓性肌萎缩症、地中海贫血、原发性免疫缺陷及进行性假肥大性肌营养不良等）中的应用、作为二级筛查联合生化筛查在遗传代谢性疾病中的应用及其在重症监护病房危重症新生儿疾病诊断中的应用。

[关键词] 基因筛查；
遗传性疾病；
新生儿；
高通量测序

[中图分类号] R722 [文献标识码] A [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2023.09.023

遗传性疾病是由于人体遗传物质结构或功能改变而引起的疾病，此类疾病通常由基因变异所致，在儿科临床诊疗工作中十分常见，尤其是新生儿，新生儿期被诊断为遗传性疾病的病死率非常高。随着基因测序的发展，基因筛查在新生儿期确诊遗传性疾病方面发挥重要作用，在新生儿疾病筛查（酶学、免疫荧光法、串联质谱法等）及听力筛查（耳声发射、脑干听觉诱发电位）、或新生儿所患疾病表型为非特异性且怀疑为遗传性疾病、或因病情严重而致诊断更为紧迫时，可应用二代测序等基因检测技术。此类技术是通过对实验结果数据的分析及比对，检测出发生变异的染色体片段、基因或位点，研究疾病的发病机制。该技术一次性可检测多个基因组区域，成本效益更高。目前，临床上应用的基因检测技术包括实时荧光定量聚合酶链反应（real-time quantitative polymerase chain reaction，qPCR）、多重连接探针扩增技术（multiplex ligation-dependent probe amplification，MLPA）、第一代测序技术（sanger测序）、第二代测序技术[Panel测序、全外显子组测序（whole exome sequencing，WES）和全基因组测序]及第三代测序技术等。早期对新生儿进行基因筛查指导治疗及判断预后，可避免或减少患儿机体出现不可逆性损伤，医疗机构可及时向家庭提供预后咨询，从而改善预后。本文就新生儿基因筛查在遗传性疾病中的应用进行综述。

1 新生儿基因筛查在单基因遗传性疾病中的应用

截至目前，据在线人类孟德尔遗传数据系统统计，共发现8000多种单基因遗传性疾病，其中已明确致病基因的约4000多种[1]。国内外医疗机构越来越关注无明显生化指标异常的严重单基因遗传性疾病筛查。新生儿人群筛查的主要目标是早期识别患严重疾病的无症状婴儿，对这些疾病行有效治疗，早期诊断和干预可预防严重的后遗症。目前，qPCR及MLPA广泛应用于基因型-表型联系明确的单基因遗传性疾病，包括遗传性耳聋、脊髓性肌萎缩、地中海贫血及原发性免疫缺陷病等。

2000年，Green等[2]首次提出新生儿耳聋基因筛查，新生儿基因筛查是听力筛查的有效补充和提高，通过提早干预、定期监测，减缓迟发性耳聋，避免药物性耳聋。近几年，为了听力障碍的早期诊断、干预和遗传咨询，研究分析听力筛查结合耳聋基因筛查的数据，显示耳聋相关基因的携带频率和变异谱。2012年，北京市启动新生儿群体的听力和耳聋基因筛查项目，对180 469名新生儿进行听力筛查和DNA微阵列联合筛查，筛查结果显示，8136名新生儿（4.508%）耳聋基因筛查呈阳性（杂合子、纯合子或复合杂合子与mtDNA同源或异源），其中7896名新生儿（4.375%）通过听力筛查发现40名（0.022%）携带两个GJB2基因或SLC26A4基因（纯合子或复合杂合子），10名通过新生儿听力筛查；
共409名（0.227%）新生儿携带mtDNA 12S rRNA基因（m.1555A>G或m.1494C>T），其中405名通过新生儿听力筛查。Zou 等[3]应用悬浮阵列分析法（筛查GJB2基因、GJB3基因、SLC26A4基因中的20个热点变异位点）对53 033名来自中国不同省份的新生儿进行筛查，研究中国新生儿人群中常见耳聋基因变异情况，结果显示，14 185名新生儿（26.75%）至少存在1个变异基因，872名（1.64%）为纯合变异，包括112名（0.21%）為线粒体DNA纯合变异；
11 985名（22.59%）为杂合变异，包括11名（0.02%）线粒体DNA杂合变异[4-6]。

脊髓性肌萎缩（spinal muscular atrophy，SMA）导致进行性近端肌无力和瘫痪，活产儿中发病率约为1/10 000～1/6000，携带频率为1/60～1/40，是婴幼儿期常见的致死性神经遗传性疾病之一[4-5]。SMA出现的最早症状是肌张力低下，严重时表现为呼吸肌无力，呼吸衰竭，需呼吸机治疗。早期无法通过实验室检查发现该疾病，基因筛查可作为诊断SMA的金标准。

地中海贫血属遗传性溶血性贫血疾病，中重型地中海贫血将严重威胁人类健康[6]。国外数据显示，每年有近12 000例重型地中海贫血患儿（纯合子状态）出生，这些患儿在新生儿期常伴有严重贫血和肝脾肿大，需早期诊断并进行反复输血和螯合治疗[7]。目前，我国临床上主要使用荧光探针法[8]对新生儿地中海贫血进行筛查，仅能检测常见与特定的几种地中海贫血类型。当反复出现血常规等指标异常时，新生儿期基因筛查不仅能够快速检出地中海贫血的基因类型，还能发现新的基因变异。

原发性免疫缺陷病（primary immunodeficiency diseases，PID）是一组先天性免疫缺陷异质性疾病，最常见的是重度联合免疫缺陷病（severe combined immunodeficiency，SCID）和X连锁无丙种球蛋白血症（x-linked agammaglobulinemia，XLA）。SCID是PID严重类型之一，表现为严重缺乏T细胞、B细胞和NK细胞。SCID若不及时诊断和治疗均是致命的。近期研究表明，如果新生儿在3.5月龄前和未发生严重感染和其他并发症之前进行造血干细胞移植，可显著改善患儿预后[9]。

2 新生儿基因筛查联合生化筛查在遗传性疾病中的应用

国内外广泛应用的生化筛查主要包括酶联免疫吸附测定、荧光免疫法、串联质谱法（tandem mass spectrometry，TMS）等。生化筛查存在漏筛、假阴性风险；
TMS指标特异性弱，存在多种亚型，同一指标可指向多种疾病，且波动性较大；
新生儿基因筛查可弥补新生儿疾病筛查的不足，明确遗传性疾病的基因分型，指导临床医生制定治疗策略[10-11]。

目前，在生化筛查基础上，MLPA、Sanger测序及高通量测序（next generation sequencing，NGS）技术在遗传代谢性疾病筛查中具有诊断价值。Spenger等[12]报道1例新生儿期TMS未见异常、无相关临床症状，随后因急性脑病危象住院行WES筛查，结果患儿被确诊为戊二酸尿症Ⅰ型。于爱真等[13]对289名疑似遗传代谢性疾病新生儿进行NGS筛查，结果显示阳性率（13.8%）高于TMS阳性率（11.8%），表明NGS可发现TMS未能发现的遗传代谢病，TMS联合NGS更具有诊断价值。Qin等[14]的研究涉及1例以低血糖为主要症状的5日龄女婴，WES结果显示，患儿存在TRMU基因新型复合杂合致病性变异和可能致病性变异。Mendell等[15]应用荧光测定法测定肌酸激酶（creatine kinase，CK）活性，联合MLPA及WES技术，筛查37 649例新生儿男性假肥大型进行性肌营养不良（duchenne muscular dystrophy，DMD）患病情况，结果显示6例患儿DMD基因变异（全部为外显子缺失），且CK水平均>2000U/L；
但在3例CK>2000U/L且未发现DMD基因变异的新生儿中，确定其存在肢带型肌营养不良相关DYSF、SGCB和FKRP基因变异，上述筛查方案不仅可明确疾病，且可发现不同的基因变异。

随着基因数据库的不断更新和完善，各区域应用分子生物学技术开展更大规模改善新生儿疾病防治及区域高发病率疾病变异携带率分析工作。近期有文献回顾性分析区域TMS结合基因筛查的大样本数据，揭示单病种的区域性发病率及高频基因变异位点。Yang等[16]应用TMS对宁波地区265 524名新生儿进行基因检测，检测出53例游离肉碱水平异常新生儿，通过NGS，确诊26例新生儿为原发性肉碱缺乏症（primary carnitine defificiency，PCD）病例，提示宁波地区PCD出生患病率为1/16 595。Zhuang等[17]应用TMS联合NGS测序，对宁波地区302 993名新生儿进行基因检测，确诊10例异丁酰辅酶A脱氢酶缺乏症阳性病例，其中c.286G>A及c.1000C>T位点的携带率位居前2，患病率达1/30 300。

3 新生儿基因筛查在新生儿重症监护室中的应用

新生儿期死亡的主要原因之一是遗传性疾病，特别是新生儿重症监护室（neonatal intensive care unit，NICU）中的危重新生儿。目前，诊断NICU患儿疑似遗传性疾病的检测方法包括核型、染色体微阵列及NGS技术。如在诊断过程中更早地使用NGS技术，可提供更及时、明确的诊断，提高治疗准确性。此外，由于危重早产儿的器官系统发育不成熟、功能不全，长期肠外营养导致代谢紊乱等，因此，该技术有助于解释危重症新生儿常见的假阳性疾病筛查结果。

4 新生儿遗传性疾病基因筛查相关伦理问题

目前，基因检测技术为新生儿遗传性疾病提供一种快速、可行的诊断方式，也可作为金标准。然而，在该技术被广泛应用于儿科实践前，或在国家确认该技术前，伦理因素要优先于科学因素[18]。医务工作者在开展基因筛查前要考虑伦理问题。首先，临床医生结合临床症状和基因筛查结果，告知患儿家长患儿被确诊为遗传性疾病，特别是严重的遗传性疾病，家长可能会出现担忧、压力大、内疚等负面情绪。其次，在医学和社会背景下，基因筛查技术的临床应用可能会造成他人对患儿的歧视，暴露其隐私。临床医生和生物伦理学家应考虑到，新生儿时期临床使用基因筛查对患儿及其家长的潜在危害至关重要。第三，征得患儿家长的知情同意，与临床医生告知的内容有很大关系，如基因筛查的主要目的、优缺点、方法、存在的风险、干预及诊治情况、对隐私的保护等[19]。提高临床医生的告知能力、临床与遗传相关业务能力，有助于基因检测技术的应用，以帮助新生儿及其家庭获得最大的健康利益。

综上，随着基因筛查技术的不断进步，新生儿遗传性疾病的诊断快速发展，更多的遗传性疾病被识别，疾病的早期诊断和治疗取得进展，患儿的预后也得到改善。因此，基因筛查方案的选择应根据遗传性疾病的具体发病情况而定。相信在基因筛查的辅助下，新生儿遗传性疾病的诊治能够更加高效，临床儿科医生能够得到有效指导。

[参考文献]

（收稿日期：2022–09–11）

（修回日期：2023–01–31）

推荐访问:新生儿遗传性疾病