單基因病擴展性攜帶者篩查的發展與挑戰

楊 鍇 劉曉婷 閆有圣

1.北京大學國際醫院(102206)；2.解放軍總醫院 3.國家衛生健康委科學技術研究所

我國每年新增出生缺陷數約90萬例[1]，其中大部分由遺傳因素導致，而單基因遺傳病是遺傳性出生缺陷的重要組成部分。單基因遺傳病中，“攜帶者”是對隱性遺傳方式而言，不表現與之相應的疾病，但會將其傳遞給后代，使其后代有較大的患病幾率[2]。了解適齡夫妻是否為攜帶者狀態，可為他們生育選擇提供幫助。目前，致病基因明確的單基因病有5000多種，其中有1000多種屬于隱性遺傳方式[3]。單基因病攜帶者篩查有幾十年的發展歷史，傳統的模式是基于種族、地域等因素對某些特定病種和突變進行篩查，或針對某一特定病種推廣人群普篩，并依此為陽性攜帶者提供遺傳咨詢和生育指導。近年來，擴展性攜帶者篩查(ECS)在歐美國家出現，它不針對特定地域和人群，能一次性篩查幾十、幾百乃至上千種單基因病，有取代傳統篩查模式的趨勢[4]。然而，這種篩查方式目前還處于發展階段，面臨著諸多挑戰。本文將對ECS的演化歷程、發展現狀、面臨的問題以及未來展望進行綜述。

1 攜帶者篩查的發展與現狀

早期的單基因病攜帶者篩查，主要針對特定種族和地域的人群進行。例如，德裔猶太人高發的隱性遺傳病篩查[5]，地中海沿岸、東南亞等地的血紅蛋白病篩查[6]；或者是僅就個別或幾種疾病開展人群普篩，如囊性纖維化(CF)和脊肌萎縮癥(SMA)等[7]。隨著人類基因組計劃的完成，致病基因明確的單基因病數持續增加。同時，基因測序技術發展迅速，基因包、外顯子測序等檢測產品的通量更高，成本不斷下降。此外，千人基因組計劃的數據表明，普通人群中每人都可能攜帶2～5種遺傳疾病的致病突變[8]。這些理論和實踐基礎使得增加遺傳病篩查的病種成為一個趨勢。2010年，最早的ECS項目出現[9-10]，其理念是在孕前或早孕期全面了解夫妻的遺傳背景，以評估其后代罹患多種遺傳疾病的風險，從而為選擇最適宜的生育選項提供可靠證據[11]。經過幾年發展，ECS在歐美國家得到廣泛的推廣(表1)，目前美國每年有超過20萬名受檢者選擇這項檢測[14]。然而，ECS還有很多問題需要加以解決和規范化。

表1 有代表性的ECS研究數據匯總

AR為常染色體隱性遺傳；XR為X連鎖隱性遺傳

多年來，我國的遺傳病攜帶者篩查僅針對某一特定病種(類)，如遺傳性耳聾[15]、SMA[16]、地中海貧血[6]等，并無權威的指南和共識對篩查的執行加以規范和指導。近幾年，國內多家第三方檢測機構推出了ECS產品，但尚未獲得國家食品藥品監督管理局(CFDA)的資質授權；并且各產品的設計策略、具體內容、臨床服務水平差異較大；各檢測方也尚未積累可靠的大樣本數據作為改進參考。

2 各專業學會對于ECS的意見和建議

2013年，美國醫學遺傳學與基因組學協會(ACMG)首先針對ECS提出了其基因包所納入的致病基因和突變應當滿足的5條標準，并對產品說明、知情同意、相關咨詢的問題做出建議[17]。2015年，美國五家行業協會發表聯合聲明[18]，就典型的ECS范例、開展相關事宜、知情同意、檢測后咨詢、其基因包應滿足的條件、結果解讀、ECS研究方向等方面做出了詳盡的闡述。2016年，歐洲人類遺傳學會也發表政策性文章[19]，指出現有的ECS尚缺乏足夠的真實性指標，還可能面臨諸多倫理學、社會學方面的問題；同時針對篩查時間、生育選擇、信息和支持、知情同意、質量控制、科普等具體方面提出建議。2017年，美國婦產科協會(ACOG)發表2篇協會意見[20-21]，對CF、SMA、血紅蛋白病、脆性X綜合征等幾種常見的遺傳疾病建議進行廣泛篩查，并做出詳細說明；同時也針對ECS的panel設計、相關咨詢等問題提出建議，并闡明其目前僅為一種選項不能全面代替傳統篩查。我國的專業協會尚未就遺傳病攜帶者篩查出臺相關指南和共識，但相關專家也在持續關注該項目的發展。近期有文獻闡述了在我國推行ECS需要遵循的基本規則以及需要克服的困難，并指出我們需要有適合國情的ECS產品和推廣模式[22]。

3 ECS面臨的幾點問題

3.1 制定何種標準規范ECS產品設計

目前，并沒有哪個協會限定了ECS所包含的具體病種，但對于疾病應滿足的屬性已經形成初步共識：①早發性的表型嚴重的疾病；②人群攜帶率較高(ACOG推薦大于1/100，但這一觀點也存在一定爭議，因為基因包中很多疾病屬于罕見病)；③癥狀描述很明確；④ 高外顯率，等[17-21]。然而實際落實中，一方面各檢測機構對于這些屬性的理解不盡相同，另一方面各機構實際的產品設計與之也并不完全相符，體現了很強的主觀性。Chokoshvili等[11]選取了16個ECS產品進行多方位比較，發現：①這些基因包所涵蓋的病種數相差很大；②僅有3種疾病被這些基因包共同納入，而各檢測方對其報告解讀的策略也存在差異；③有不少基因包納入了遲發性疾病、低外顯率疾病、表型差異大的疾病以及表型中等或較輕的疾病。相應的，看似相似的兩個基因包，也存在著對各個疾病具體所報告突變位點不盡相同的問題。Beauchamp等[22]報道的基因包設計方法以大樣本數據作為基礎，研究設計嚴謹，值得效仿。從我國國情出發，最好由相關協會和專家經過嚴謹的大樣本數據積累、調研和討論，擬定通用型的ECS病種基本框架，以在一定的時間內供各檢測方設計作為參考。

3.2 選擇合適的檢測方法

同時進行上百種疾病的篩查，對于方法的選擇和設計是一個挑戰。有些疾病的突變分布于整個基因序列，有些則有著熱點突變；有些疾病的突變以點突變為主，有些卻以小片段缺失為主。無論使用何種方法，都需要明確該方法對其涵蓋疾病的檢出率、靈敏度和特異度，從而可以計算出進行篩查后患該疾病的殘余風險[residual risk=患病率×(1-檢出率)]，以滿足咨詢的需求[23]。理想的篩查方法應當具備經濟、靈敏度高、高通量等特點。

目前，基于二代測序技術( NGS)的目標序列捕獲分析是ECS產品中主要的方法[10,24]，但也有少數機構使用微陣列芯片(array-based)的方法；還有的機構在捕獲測序的基礎上進行數據分析的優化，或使用real-time PCR或mlPA的方法加以補充，從而覆蓋更多類型的突變。這些方案各有其優勢和局限。

3.3 篩查的時間點和策略

孕前是公認進行ECS篩查較理想的時間點[18-20,25]。因為，在孕前進行篩查，對確定為陽性的受試者可提供的生育選項最為靈活，做準備的時間也更充裕[25]。此外，本著有利不傷害原則，攜帶者篩查不宜在孕期開展，檢測本身未必有獲益，但一定會給孕婦帶來傷害。現階段，孕前ECS篩查的可行性較差，因為除非有過不良孕產史者或接觸過一定的遺傳病知識，普通人群對于遺傳病篩查的接受程度并不高。早孕期ECS篩查對于醫療機構而言后續的遺傳咨詢和產前診斷要求較高，壓力較大。此外，是先篩查夫妻中的一方還是兩人同時進行篩查，這個選項也面臨著時效性、衛生經濟學等諸多因素的爭論[26]，并沒有孰優孰劣的共識。總的來說，對于篩查的時間和策略，需要醫療機構通過綜合考量各方面因素后得出最適宜的方案。

3.4 檢測前(后)的咨詢服務

對受試者進行ECS檢測前的遺傳知識教育，以及檢測后詳盡的遺傳咨詢極為重要。研究顯示，遺傳學知識的充分程度和受試者的焦慮心理呈負相關[27]，所以要讓受試者充分了解檢測項目的內容、獲益和風險、優勢與局限等。對檢測機構而言，客觀充分的告知，不僅是義務和責任，也能最大程度的規避風險。ACMG在指南中指出，檢測后的咨詢至少應當包括：對于檢出突變的解釋，相關疾病的詳情，受試者及其親屬的患病風險，可能需要的生育選擇[17]。

在我國，當前遺傳咨詢的發展還難以滿足臨床的廣泛需求，經過系統培訓的、有足夠經驗的遺傳咨詢師很少。另外，雖然我國是世界人口第一大國，但針對華人人群的開放性基因組數據庫卻寥寥無幾，而基于現有公共數據庫設計的ECS產品可能無法有效篩檢華人群體的高發突變[24]。在致病變異數據庫缺乏情況下，檢出率和參與風險未必能很好評估，少數的嵌合體情形也需在篩查工作中注意。有共識提出，應做好婦女婚檢與孕前優生遺傳知識的科普教育，以及不斷積累基礎研究成果，降低篩查產品的成本，從而逐步開展ECS工作[22]。

3.5 陽性受試者的管理

在不同文化和政策背景下，對于陽性受試者(指夫妻雙方同為相同常染色體隱性致病基因攜帶者)的管理措施也有不同。醫療機構所提供的建議應遵循不傷害原則和自主選擇原則[17]。多數情況下陽性夫妻可選擇的生育選項有：①針對該疾病的產前診斷；②植入前遺傳學診斷(PGD)等。對于第一種選擇，基于ECS結果實施無先證者的產前診斷本身就是對傳統理念的一個挑戰，可能引起行業的爭議。對于第二種選擇，目前我國已有基于ECS加PGD的成功案例[28]，但這種方案受限于醫療機構的水平，很難廣泛推廣。此外，有文獻指出也可采用第三方捐贈配子的方法，并需對捐贈者同樣進行篩查[18]，此方法在我國尚存在政策法規的缺失和倫理學爭議。另外，醫療機構應當設立備案，酌情考慮是否需要引入對陽性受試者的心理評估和心理疏導。

3.6 其它問題

在實施ECS及其后續的產前診斷等處理過程中，可能會有一些意外發現，例如：發現胎兒有新發突變；發現胎兒在該致病基因有臨床意義未明的變異；發現丈夫并非是胎兒的生物學父親，等等。這些問題不僅是技術性問題，也是倫理學問題，要求提供ECS的醫療機構要有切實可行的預案。

ECS與“消費級基因檢測”有明確的不同，不可混淆，因為后者并非醫事服務行為，無醫療機構和醫療人員的參與。另外，應當促進與ECS相關的法律、保險配套盡快制定，滿足其發展需求。

4 擴展性攜帶者篩查的未來展望

目前，單病種和小型panel(以種族或地域為基礎)的篩查仍在遺傳病攜帶者篩查中占據較大比重。而經過近十年的發展，ECS已經不存在太大的技術性難題。隨著其檢測時間和經濟成本的進一步降低，以及社會認知水平的提高，ECS會在很大程度上取代上述這類篩查。在我國，第三方檢測技術與歐美差距不大，但國內相應的基礎性研究工作、遺傳咨詢水平、生殖服務水平以及民眾的認知水平卻相對落后，阻礙了ECS的推廣。只有做好生殖健康領域多專業的全面建設和科普工作，才能更好地利用這一項目為廣大民眾服務。

單基因遺傳病大多數是罕見病，但我國的人口基數大，“任何的罕見病在中國都不罕見”。為進一步服務“健康中國”的發展戰略，降低出生缺陷率，應當進一步積累致病基因和突變的研究基礎，提升遺傳咨詢專業水平，從而研發、推廣符合本國國情的ECS項目。