單基因病攜帶者篩查的進展

華 偉，強 榮，張瑞雪，吳 爽

(1.西安醫學院，陜西 西安710021；2.西北婦女兒童醫院，陜西 西安 710061)

單基因遺傳病是導致出生缺陷的重要原因之一。目前已有1 300多種常染色體遺傳病和X-連鎖隱性遺傳病被發現[1]。這些單基因病引起的死亡占嬰兒死亡率的20%，在兒科住院率中約占10%[2]，綜合發病率為1/100(世界衛生組織全球健康人類基因組學發布)，給公共衛生帶來了巨大負擔。隱性遺傳病的發生通常是由于表型正常的父母同時攜帶致病基因，并將致病基因遺傳給后代，導致后代發病。一般在懷孕前難以引起足夠的重視，但每次懷孕都有25%的概率生出一個患隱性遺傳病的患兒。攜帶者篩查的目的主要是發現受常染色體和(或)X-連鎖隱性遺傳病影響的夫婦，來評估遺傳風險，從而促進生殖決策[3]。傳統攜帶者篩查的重點是根據種族和家族史，檢測一些特定的遺傳疾病。隨著二代測序技術的應用和推廣，擴展性攜帶者篩查(expanded carrier screening，ECS)成為可能。這種方法在不考慮種族、地域、家族史的條件下，可以同時篩查成千上百種疾病基因突變的攜帶情況。但是ECS的廣泛應用仍面臨著諸多問題。本文將對ECS的發展現狀、面臨的挑戰及未來的趨勢進行綜述。

1攜帶者篩查的發展與現狀

最初的單基因病攜帶者篩查，主要是基于特定種族的特定高發疾病。1966年對希臘人群的鐮狀細胞性貧血的篩查，為隨后的攜帶者篩查奠定了基礎。對德裔猶太人群家族黑朦性白癡、地中海人群的β地中海貧血及囊性纖維化一系列攜帶者篩查的實踐[4-5]，有效地降低了高發隱性遺傳病的發生風險。伴隨著人口流動和社會多元化的形成，基于特定種族、特定人群的篩查已經不能滿足實踐需要。隨著基因組檢測技術的進展，更多的單基因病分子學基礎被發現，使擴大攜帶者篩查計劃成為可能。目前，基于高通量基因分型和測序的ECS不受群體屬性的限制，并擴大了可檢測疾病的范圍[1]，受到臨床醫生、健康管理者及社會大眾越來越多的關注。

美國醫學遺傳學和基因組學會(American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG)于2008年推薦對德系猶太人進行9種遺傳病的攜帶者篩查，包括囊性纖維化、臺-薩氏病、范可尼貧血等，2009年首次提供了ECS[6]，Bell等人于2011年首次用高通量測序進行遺傳病攜帶者篩查，對104個無關個體進行448種兒童期嚴重隱性遺傳病篩查，發現人均攜帶2.8個致病突變基因，突出在人群中進行ECS的必要性。Lazarin等人于2013年對不同種族共23 453人進行108種遺傳病的產前或孕期攜帶者篩查的隊列研究，發現24%的人至少攜帶1種疾病，5.2%的人攜帶不止1種疾病，為泛種族篩查提供了支持。隨后各商業化檢測機構提供了多種不同的檢測策略。這些進展為社會的大范圍篩查方案提供了條件，為篩選導致嚴重表現的已知隱性基因攜帶者的不同人群提供了機會。ACMG于2013年首次針對孕前/產前進行ECS發布了聲明，主要涉及疾病選擇的標準。2015年ACMG、美國婦產科醫師學會(American College of Obstetricians and Gynecologists，ACOG)等五家機構發布了生殖醫學中進行篩查的聯合聲明[7]，指出育齡女性的攜帶者篩查最好在妊娠前進行，并對不同時期的篩查方式、篩查疾病標準進行了說明。2017年ACOG發布2個委員會意見[3,8]，聲明特定種族、泛種族或擴展性篩查均可接受孕前/產前攜帶者篩查。

隨著高通量測序技術在臨床上的廣泛應用及檢測成本的降低，ECS可篩查的疾病數量不斷增加[9]。但同時帶來了一系列挑戰，如哪些疾病應納入篩查，如何對變異基因的致病性進行評估，應向患者披露哪些結果，檢測前后的遺傳咨詢如何進行以及實施ECS的公共衛生及倫理的考量等。目前就這些問題尚沒有形成統一的標準或共識，但近年來的一系列研究，對ECS的臨床實踐仍然具有重要的價值。

2面臨的挑戰

2.1納入疾病的考慮

2.1.1疾病的嚴重程度評估

在ECS納入疾病的選擇上，疾病的嚴重程度是首先要考慮的問題。目前缺乏對隱性遺傳病嚴重性分類的共識和國際建議。2017年ACOG建議篩查的疾病包括：攜帶頻率為1/100或更高，具有明確的表型，對生活質量有不利影響，導致認知或身體損傷，需要手術或醫療干預，或在生命早期發作[3]。不建議對攜帶率極低、癥狀輕、成人期發病及自然病史未知的疾病進行ECS[8]。ACMG于2013年也發表了關于ECS的建議，包括篩選疾病的性質大多應是高危的個體，考慮可行產前診斷；應了解每種疾病的致病基因、變異與疾病表型嚴重程度間的關系，然而各檢測機構的使用方法及遺傳咨詢方法不同，檢測出的基因和致病性變異的數量差異很大[10]。

ACMG于2006年參與了一項大規模的疾病特征研究，專家組用兩級方法對疾病進行評估和排序，來確定新生兒篩查的優先順序，評估了84種疾病的各種特征，涵蓋疾病的嚴重性。2011年Bell等人首次報道了用高通量測序進行遺傳病攜帶者篩查，按先前的新生兒篩查標準，選擇符合ACMG指南的疾病，共有448種兒童期隱性疾病被選為嚴重并足以證明進行攜帶者篩查是合理的。2017年結果反饋委員會按壽命限制、嚴重、輕度、不可預測和成人發病的分類法對728對基因-疾病對進行了分類，結果分別是177對、406對，93對、41對、11對[11]，這種分類隨后被用于ECS的基因組測序，以確定哪些疾病應包括在篩查中。為了解我國人群單基因病的致病基因攜帶情況及變異，2019年莊彩霞的研究選擇了11種基因型-表型明確的隱性單基因病進行分析，得出：國內孕期篩查主要針對嚴重致殘致畸、致愚的疾病；約3 000例胎兒中有1例為符合目標的單基因病患兒，發生率低，所以需謹慎應用ECS。綜上，各項研究都考慮了將疾病的嚴重程度作為納入篩查的標準，但國際上尚無統一的指南和意見，某些嚴重疾病可能存在地區差異，應根據國情和疾病的分布特征，慎重考慮納入篩查的疾病病種。

2.1.2 Panel的設計

最適合篩查的疾病-基因仍存在爭議,可通過估計跨基因的攜帶率來構建攜帶者篩查的panel。有研究用外顯子組測序數據庫估計與嚴重隱性疾病相關的415個基因在6個主要祖先中的攜帶率,結果發現2.6%～62.9%的個體在415個基因中至少有一個是變異攜帶者。通過對夫婦全部415個基因進行篩查，發現0.17%～2.52%夫婦的孩子有患病的風險。只要篩選攜帶率為>1.0%的40個基因，就能識別出76%以上的高危夫婦。一個專門為捕獲攜帶率>1.0%的基因而設計的譜系特異性panel將包括5～28個基因，而一個泛種族panel將包括40個基因，結果發現只篩選一小部分基因就能識別絕大多數的高危夫婦，顯示了跨基因的高累積攜帶率，指導了攜帶者篩查panel的設計，并為未來的父母進行咨詢提供了數據，但在篩選基因時要仔細選擇[12]。

對全球ECS提供者的分析發現不同檢測方提供的測試之間存在很大差異，范圍從41～1 792種不等，僅有3個基因是檢測panel都包含的[13]。最近的一項研究評估了6家商業公司ECS的panel，只有26.7%符合醫療納入的標準[14]。隨著新致病基因變異的發現，疾病的種類在不斷增加。由于基因的可變性或受環境的影響，特定個體的常染色體隱性疾病的嚴重性是可以改變的。因此，僅通過觀察致病基因并不能準確預測個體常染色體隱性遺傳病的確切嚴重程度。醫學專家和協會應根據不同人群，建立與疾病表型嚴重程度相關的標準與共識文件，并定期修正這些類別。

2.2變異基因的致病性考慮

隨著二代測序在基因測試中的廣泛應用，更多新的致病性變異基因被識別出來。對于ECS納入疾病致病突變的選擇，應是基因型-表型明確的已知突變基因，檢測位點須明確致病性。對于致病性變異基因，一種方法是考慮已知確定的致病變異基因，如ClinVar數據庫[15]中列出的。另一種是通過計算分析被歸類為有害的變異基因。對于前者來說，個體中可能存在尚未被定性為致病的變異基因，被測試的個體仍有可能是常染色體隱性基因的攜帶者。而在后者中，被認為有害的變異基因可能并不是致病的。這樣無疑會增加疾病的假陽性率，也會耗費不必要的醫療資源，同時也給受檢者帶來額外的心理焦慮。目前，分類尚不清楚的變異被定性為意義不明的變異(variants of unknown significance，VUS)。隨著時間的推移，有一小部分VUS可能會被歸類為致病性[16]。因此，迫切需要建立來自全世界不同人群公開可用的數據庫，以改進對致病性變異基因的認識。

隱性遺傳病的表型由兩個等位基因共同決定。純合狀態下的等位基因變異導致的臨床表型易于明確，而復合雜合狀態的等位基因變異的臨床表型可能存在不確定性。因此，在某些情況下，即使知道兩個變異等位基因，也不能進行準確的遺傳咨詢，因為各種基因型的表達是不同的。由于疾病的嚴重程度會影響生殖決策，因此了解等位基因的組合和同時攜帶不同變異的臨床表型，對于個體的遺傳風險咨詢至關重要。

2.3 ECS的臨床實踐

2.3.1檢測前后的遺傳咨詢

遺傳咨詢師和婦產科醫師對ECS的態度存在較大差異。遺傳咨詢通常是由未經遺傳專業培訓的產科醫生進行，Cho等人于2013年、Benn等人于2014年，提出在咨詢患者是否進行ECS時，只有1/3的產科醫生表示滿意，在解釋ECS的結果方面，只有1/4的產科醫生表示滿意，而遺傳咨詢師普遍支持ECS。隨著ECS被納入臨床實踐，醫生的關注和態度在優化實施ECS方面越來越重要。受檢者覺得陽性篩查結果只會增加其壓力[17-18]。在對接受ECS者的回顧性研究發現，受檢者即使已進行過咨詢，當出現陽性結果時還是會感到焦慮[19]，顯示出公眾對ECS的認識不足。另外受試者未參與ECS的重要原因是，她們認為家庭中并無遺傳性疾病，這提示了向公眾提供易于理解的遺傳信息及宣教的重要性[20]，使其能更積極地參與到篩查中。

為了讓受檢者了解ECS，在ECS前后進行詳細的遺傳咨詢是必不可少的。檢測前咨詢應包括攜帶者篩查的方式可以是基于種族的、泛種族的或ECS，進行攜帶者篩查的決定是自愿的。應告知受檢者ECS報告目前只包括致病性、可能致病性變異。Grody等人于2013年提出對于發病較晚、不完全外顯率或表達可變的疾病可選擇不篩查。檢測后的咨詢包括結果正常時的殘余風險及任何后續檢測，應審查所有可用的生殖選擇。某對夫婦的ECS結果僅適用于該夫婦的懷孕，若為不同伴侶，則需對新伴侶進行篩查。目前，專業協會建議ECS一生中應只做一次，鼓勵個人保留ECS結果[3]。此外ECS不能取代新生兒篩查。

目前ECS在篩查條件、檢測方法、基因變異解釋等方面存在較大差異。臨床醫生對基因變異的解釋、與臨床的相關性和社會影響等方面也面臨挑戰[21-22]。ECS檢測后也許會發現一些意外結果、疾病表型的不確定性及后續檢測和遺傳咨詢產生的下游成本的增加[4,9]。有研究發現個人在ECS后進行遺傳咨詢的時間中位數為64分鐘[23]，基于此，未來可能需要開發自動化或創新的咨詢方法來應對，同時也需要出臺統一的指南和文件，引導檢測的規范化、合理化，使其更好地服務于臨床實踐。

2.3.2篩查的時機

攜帶者篩查主要是針對隱性遺傳病進行的。鑒于遺傳的隱蔽性，大多數高危個人和夫婦不能意識到他們的生殖風險。目前存在兩種篩查模式，一種是夫婦雙方同時進行攜帶者篩查，另一種是夫妻中的一方先進行篩查。對于前者可最大限度地發揮臨床實際效用，為生育預留時間。自2015年以來，一些權威的醫學專業組織普遍提出ECS的理想時機是在孕前，這樣在較少受時間的限制下，可以進行更充分的生殖選擇[1,24]。ACOG在2017年建議告知每一名孕婦擁有攜帶者篩查的知情權[25-26]，然而目前人群對ECS的接受性并不高，需要推廣遺傳病的宣傳和教育。

2.3.3高風險夫婦的妊娠決策

目前用于評估高危夫婦生育結果的數據有限。對391對高危夫婦調查中，闡述了ECS對妊娠管理的影響，在孕前篩查的人群中，77%的人計劃采取行動避免影響后代，在孕期篩查的人群中，37%的人選擇了產前診斷。在孕前和產前篩查的后續妊娠中，29%的人接受了產前診斷[27]。ECS的篩檢結果可能會對夫妻的生育決策產生影響。Cho等人于2013年對篩查陽性的高風險夫婦可以選擇產前診斷，或進行體外受精/卵胞漿內單精子顯微注射技術結合植入前基因檢測、配子捐贈、收養或者不生育。Borry等人于2011年提出如果胎兒受到影響，可通過產前診斷進行生殖選擇；或可繼續妊娠到足月，并在可能的情況下，在新生兒早期開始治療，以降低疾病的死亡率和發病率。這些措施可能缺乏相關政策法規的支持，也會受到倫理學的爭議及所在醫療機構水平的影響，進行推廣會受到一定限制。

3攜帶者篩查的前景與展望

目前國內一些關于孕前人群進行攜帶者篩查的研究，為未來的攜帶者篩查工作奠定了基礎，并為構建各單基因病的致病基因攜帶率及常見變異基因的中國人群的數據庫積累了經驗。鑒于ECS在個人、社會發展、法律和倫理等方面的影響，在國內廣泛開展尚存在一些問題。一方面人群對單基因病的普遍認識不足，另外國內缺乏專業的遺傳咨詢人員，也無相關的指南或共識指導。因此需加強對遺傳咨詢人員的培養，為民眾提供健康宣教和進行遺傳前后的咨詢，來提高出生人口素質、降低出生缺陷。同時注重積累單基因遺傳病在中國各地區孕期人群的攜帶情況，優化病種選擇，制訂適合中國人攜帶者篩查的模式和實施方案。