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述评│新生儿基因筛查应用现状与趋势

来源：萌宠菠菠乐园时间：2024-10-16 17:15

述评│新生儿基因筛查应用现状与趋势

章锦曼1，2 ，章印红1，2，韩连书3，朱宝生2

中国实用儿科杂志 2023 Vol.38（7）：498-501

摘要

新生儿基因筛查是利用基因检测技术，对常见和有临床干预价值的遗传病进行新生儿症状前筛查，如遗传性耳聋、血液病、神经肌肉疾病、遗传代谢病和免疫缺陷病等。虽然新生儿基因筛查目前成本较高，某些基因变异的致病性误判可能导致假阳性诊断，但因其一次检测可以筛查上百种遗传性疾病，高效灵敏，不依赖于患儿表型就可做出症状前诊断，是新生儿疾病筛查发展中具有重要里程碑意义的创新之举。新生儿基因筛查服务的逐步应用，将使得更多的遗传病患儿在疾病损害发生前得到诊断和治疗干预，减轻和避免疾病对儿童造成不可逆转的健康损害。

关键词

新生儿筛查；遗传病；基因检测；症状前诊断

基金项目：云南省出生缺陷与罕见病临床医学研究中心基金项目（2019ZF015）；国自然地区基金项目（82260645）；云南省卫生科技计划项目（2017NS231）；云南省科技厅-昆明医科大学应用基础研究联合专项（202101AY070001-262）

作者单位：1.昆明理工大学环境科学与工程学院，云南昆明 650500；2.云南省第一人民医院妇产科国家卫生健康委西部孕前优生重点实验室，云南昆明 650032；3.上海交通大学医学院附属新华医院上海市儿科医学研究所儿内分泌遗传代谢科，上海 200092

通信作者：朱宝生，电子信箱：bszhu@aliyun.com

新生儿疾病筛查是通过对某些危害严重的先天性遗传代谢病及内分泌疾病进行群体筛查，使患儿得以早期诊断和治疗，避免因脑、心、肝、肾等重要器官损害而导致体格或智力发育障碍甚至死亡发生。中国新生儿疾病筛查起步于20世纪80年代，是出生缺陷三级防控措施中的重要环节，社会效益显著。通过新生儿疾病筛查，实现患儿的早诊断、早治疗，降低致残率和病死率［1］。传统新生儿疾病筛查主要包括荧光定量法、串联质谱和酶活性测定等生化检测方法，然而受多种因素影响，其存在漏筛、阳性预测值偏低、筛查病种有限等局限性。而且传统新生儿疾病筛查不是疾病诊断和分型的金标准，一种阳性指标可能对应数种疾病，对筛查出来的阳性病例仍需通过基因检测进行验证和分型，在此基础上才能做到精准治疗。高通量测序技术（next-generation sequencing，NGS）具有测序速度快、检测疾病谱广、可做到疾病分型的优势，随着检测费用的大幅度降低，以及十余年的应用经验，近年来逐渐被应用于新生儿疾病筛查。通过高效精准目标基因测序筛查，可显著降低遗传性疾病对患儿的健康损害［2］。本文就新生儿基因筛查的应用现状、优势与不足、未来应用策略等逐一讨论。

1　中国新生儿疾病筛查技术的发展

世界新生儿疾病筛查始于20世纪60年代，经过近60年的发展，已成为一项重要的公共卫生项目。不同国家结合本国实际情况进行筛查病种的选择，从最初的抑菌抑制法检测滤纸片干血斑中苯丙氨酸的浓度进行苯丙酮尿症筛查，逐渐扩展至数十种遗传性疾病的新生儿筛查，通过及时诊断和治疗避免患儿体格和智力发育损害，极大地改善了儿童的生存质量。我国的新生儿疾病筛查始于20世纪80年代，最早在上海、北京两地率先开展苯丙酮尿症和先天性甲状腺功能减低症的筛查和治疗研究，逐渐扩展到广州、杭州、武汉和全国。部分地区还开展了先天性肾上腺皮质增生症和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症的筛查［3］。随着社会经济的发展和民众对健康水平需求的提高，传统的生化筛查的局限性逐渐显现出来，存在诸多不足：（1）筛查结果受一些因素的影响易出现假阳性，增加了召回和随访的人力成本和经济负担，同时增加新生儿家长的焦虑情绪；（2）部分疾病在新生儿期或未发病时代谢物通常无异常蓄积，导致筛查假阴性率高，漏诊的情况时有发生；（3）代谢物检测不能用于基因分型，给精准治疗和预后评估带来影响；（4）生化筛查覆盖的病种有限，一些临床发病率较高且危害严重的遗传性疾病并未覆盖在内，致死致残的发生成为影响我国儿童健康水平进一步提高的因素之一。2002年后，上海市、浙江省等地相继将串联质谱技术应用于新生儿疾病筛查，将筛查疾病范围扩大至40余种，病种类型覆盖氨基酸、有机酸和脂肪酸等代谢障碍性疾病，极大提高了筛查效率和社会效益［4］。近十年来，随着人类基因组学的发展和NGS的出现，已经有越来越多的国家和地区尝试开展新生儿基因筛查，这为新生儿遗传性疾病的诊断和治疗带来了巨大变革，也使技术应用、临床需求、伦理规范和社会心理等面临更多挑战。

2　新生儿基因筛查的应用现状

近10年来，美国、中国、英国和澳大利亚相继开展新生儿基因筛查的临床应用研究，为了解新生儿基因筛查的必要性、检测方法的准确性、病种选择的合理性，以及对儿童医疗保健的总体影响和伦理等问题具有积极意义。澳大利亚一项研究中，对111例危重或疑似遗传病新生儿进行254个基因的测序，检测时间平均数3.4 d，共确诊15例患儿［5］。快速靶向基因组检测是危重新生儿和疑似遗传疾病婴儿诊断评估的有力工具［5］。美国的BabySeq 项目中，共纳入159名新生儿（健康组127名，新生儿重症监护病房组32例）接受NGS检测，140例（88%）新生儿检出携带1～7个隐性致病基因变异，15名新生儿携带有致病或疑似致病基因变异。在父母愿意获得更多成年期患病的检测信息的85名新生儿中，3例携带了遗传性乳腺癌、卵巢癌、林奇综合征致病基因。3例新生儿的生化筛查结果正常，但NGS结果异常（分别为听力障碍、生物素酶缺乏症和先天性肾上腺皮质增生症）。结果表明，NGS可以有效检测多种疾病的风险和携带者状态，而这些无法通过当前的新生儿生化筛查方法进行检测。随着研究队列中新生儿年龄的增长，长期随访以及大样本队列将有助于进一步揭示NGS 在新生儿疾病筛查中的有效性和应用价值［6］。中国的医疗机构也逐步开展了苯丙酮尿症、脊髓性肌肉萎缩症、进行性肌营养不良、地中海贫血和重症联合免疫缺陷病等单基因遗传病的基因检测服务，但限于PCR实验室建设、人员要求、检测成本及时效的要求，基因测序技术并未广泛应用于新生儿疾病筛查。有中国学者利用多重 PCR 和靶向NGS技术，对4986 名新生儿74 种先天性疾病的 134 个基因进行回顾性队列研究，并将基因检测结果与生化结果进行比较，结果发现与生化结果相比，基因检测的准确率为99.65%，并额外发现77 例阳性患儿，其中包括1例甲基丙二酸血症患儿、1例原发性肉碱缺乏症患儿和 2 例肝豆状核变性患儿。进一步说明，NGS结合传统生化筛查技术可以有效识别出更多患有先天性疾病的新生儿［7］。另有中国学者对1127名接受过新生儿生化筛查的个体同时进行与严重遗传性疾病相关的573个基因的靶向测序研究，基因筛查比生化筛查多发现1例SLC22A5复合杂合突变患儿（原发性肉碱缺乏症）［8］。这些前瞻性研究为进一步探索新生儿基因筛查的临床价值奠定了基础。

3　新生儿基因筛查的优势与不足

近年来，国内外针对不同的临床需求开发出多种新生儿基因筛查技术，这些筛查技术各有其优势和局限性。常用技术包括荧光定量聚合酶链式反应（quantitative fluorescence polymerase chain reaction，QF-PCR）、特定疾病靶向测序基因包（Panel）筛查和全外显子组测序（whole exome sequencing，WES）。随着基因测序费用的不断降低，全基因组测序（whole genome sequencing，WGS）技术也已经用于新生儿基因筛查［9-11］。

新生儿基因筛查的优势已经形成基本共识，这包括：（1）对于通过代谢产物检测明确诊断的疾病，基因测序可进一步从分子水平明确诊断和突变来源，为疾病诊治、预后和遗传咨询提供依据；（2）对串联质谱及其他生化技术检测不能确诊或无法明确疾病分型者，基因测序可明确诊断和分型；（3）针对串联质谱及其他生化技术不能筛查的遗传病，新生儿基因筛查可以早发现、早诊断，取得尽早治疗干预的时机；（4）降低生化筛查方法所致的假阳性或假阴性［3］。中国多中心临床研究表明，基因靶向测序作为一线新生儿筛查方法是可行的［12］。

新生儿基因筛查较生化筛查具有明显优势，但仍存在诸多不足。基因靶向测序虽然具有针对性强、深度内含子区可覆盖、检测时间短等优势，但也面临着筛查病种较少和漏检可能。如果患儿的临床表型和生化指标缺乏特异性，在靶向测序阴性结果的基础上再进行WES或WGS，将增加检测成本；WES由于检测疾病范围广的优势，已经逐渐广泛应用于临床服务，但因存在检测成本高、检测周期长、无法检出DNA结构变异和三核苷酸重复、难以有效覆盖高度同源区以及检出一些意义不明突变（VUS）等不足，多数学者认为现阶段不适用于新生儿疾病筛查。而对于缺乏特异性生化指标和表型提示的新生儿疾病筛查，靶向测序基因包筛查在现阶段仍具有显著的优势。

4　新生儿基因筛查的应用趋势

新生儿基因筛查虽然一次检测可识别更多的罕见遗传病，但对所有新生儿进行基因筛查是否恰当尚无定论［13-14］，给出生缺陷防治和医学伦理带来争论［15］。而且，新生儿基因筛查可检出一些无法治疗和成人期发病的疾病，给这类疾病的遗传咨询带来很大挑战。在临床推广应用前，新生儿基因筛查面临诸多挑战，需要摸索适应当地实际情况的应对措施，这也在国内外学者中形成广泛共识［16-19］。BabySeq项目曾对参与检测的婴儿父母（493名）和临床医生（144 名）进行调查，尽管临床医生比婴儿父母更强烈地关注与基因组信息有关的隐私和歧视问题，但大多数婴儿父母（71%）和近一半的（51%）临床医生肯定基因组测序有益处［20］。中国东南6个省份的调查研究发现，81.01%参与者对NGS感兴趣，几乎所有参与者（97.67%）认为NGS在中国是必要的技术，约89.53%的参与者认为可以将NGS有效扩展至新生儿疾病筛查领域，但72.87%担心无法提供遗传咨询，约55.34%的受访者认为可以联合NGS和串联质谱（MS/MS）模式进行新生儿筛查［21］。总体来说，临床医生和新生儿父母对新生儿基因筛查可能带来的潜在好处均持乐观态度，这对于新生儿基因筛查服务的推广应用具有积极作用。

需要警惕的是，无限制地扩大筛查病种，不仅会给新生儿家庭带来心理负担，对检查结果的不适当解读还会引发公众对新生儿基因筛查合理性的质疑。因此，新生儿基因筛查的病种选择应严格遵从Wilson和Jungner病种选择原则：（1）疾病危害严重，可导致残疾或死亡；（2）疾病的发生率相对较高，且发病机制与异常产物已阐明；（3）疾病早期无特殊症状，但有实验室指标能显示阳性；（4）已建立有效治疗方法，特别是通过早期治疗，能逆转或减慢疾病发展，或者改善其预后；（5）筛查费用、医学治疗效果及社会经济效益的比例合理；（6）虽目前尚无有效治疗方法但符合上述其他原则，且对家庭再生育指导有帮助［22］。因此，新生儿基因筛查的病种选择绝非是越多越好，无法治疗的疾病或成年期发病的疾病容易造成新生儿父母心理负担，引发更多的社会问题［23］。

新生儿基因筛查目前主要有3种应用模式：（1）基因检测作为新生儿疾病的二线筛查，即对特定生化指标异常者再次使用干血滤纸片提取DNA进行相关基因检测；（2）特定新生儿疾病的靶向DNA测序，即对新生儿人群进行特定疾病靶向基因筛查（分子标志物筛查、热点变异筛查或全基因筛查）；（3）基于NGS技术的新生儿基因筛查。鉴于新生儿基因筛查的前景及所带来的诸多疑问，临床专家试图通过设计一些合理的筛查模式，探索新生儿基因筛查的最佳临床实践［24］。近年来，美国新生儿筛查扩展项目中提出了“阶段性新生儿基因组筛查”的策略，该策略是指随年龄增长对基因组进行阶段性分析，而不是在新生儿或婴幼儿期就对整个基因组信息进行全部解读。该策略从新生儿期到婴幼儿期到儿童期，再到青春期和成年期，针对每一个阶段潜在的疾病风险进行预防性告知和治疗管理，这契合新生儿基因筛查的初衷和伦理要求［14，25］。但这样的筛查模式势必要在报告解读、随访和管理等方面投入大量的人力和时间成本，是否具有可持续性和可操作性仍需进一步验证。

5　结语

新生儿基因筛查在初始阶段还存在很多问题需要逐步完善，即对筛查病种选择、目标基因的选择、样本采集及检测流程、筛查结果判读、筛查阳性者的随访、诊断、治疗及管理等方面需要尽快形成系列的专家共识或行业规范，才能使其成为重要的儿童保健新手段而得到广泛应用［26］。同时，儿童保健医务人员也需要了解及掌握新生儿基因筛查相关知识，才能更好服务于新生儿保健。

参考文献 (略)

（2023-04-10收稿）

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