新生兒基因篩查在遺傳性疾病中的應用進展

孫淑妮 莊丹燕 李海波

[摘要]?近年來，隨著分子生物學的快速發展，高通量測序（next?generation?sequencing，NGS）等基因檢測技術在遺傳性疾病篩查診斷領域有極高的應用價值，特別是在新生兒疾病防治方面。新生兒基因篩查旨在早期發現新生兒患遺傳性疾病風險，為臨床診斷和治療提供依據。本文綜述新生兒基因篩查作為一級篩查在基因表型明確的單基因遺傳性疾病（遺傳性耳聾、脊髓性肌萎縮癥、地中海貧血、原發性免疫缺陷及進行性假肥大性肌營養不良等）中的應用、作為二級篩查聯合生化篩查在遺傳代謝性疾病中的應用及其在重癥監護病房危重癥新生兒疾病診斷中的應用。

[關鍵詞]?基因篩查；遺傳性疾病；新生兒；高通量測序

[中圖分類號]?R722??????[文獻標識碼]?A??????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2023.09.023

遺傳性疾病是由于人體遺傳物質結構或功能改變而引起的疾病，此類疾病通常由基因變異所致，在兒科臨床診療工作中十分常見，尤其是新生兒，新生兒期被診斷為遺傳性疾病的病死率非常高。隨著基因測序的發展，基因篩查在新生兒期確診遺傳性疾病方面發揮重要作用，在新生兒疾病篩查（酶學、免疫熒光法、串聯質譜法等）及聽力篩查（耳聲發射、腦干聽覺誘發電位）、或新生兒所患疾病表型為非特異性且懷疑為遺傳性疾病、或因病情嚴重而致診斷更為緊迫時，可應用二代測序等基因檢測技術。此類技術是通過對實驗結果數據的分析及比對，檢測出發生變異的染色體片段、基因或位點，研究疾病的發病機制。該技術一次性可檢測多個基因組區域，成本效益更高。目前，臨床上應用的基因檢測技術包括實時熒光定量聚合酶鏈反應（real-time?quantitative?polymerase?chain?reaction，qPCR）、多重連接探針擴增技術（multiplex?ligation-dependent?probe?amplification，MLPA）、第一代測序技術（sanger測序）、第二代測序技術[Panel測序、全外顯子組測序（whole?exome?sequencing，WES）和全基因組測序]及第三代測序技術等。早期對新生兒進行基因篩查指導治療及判斷預后，可避免或減少患兒機體出現不可逆性損傷，醫療機構可及時向家庭提供預后咨詢，從而改善預后。本文就新生兒基因篩查在遺傳性疾病中的應用進行綜述。

1??新生兒基因篩查在單基因遺傳性疾病中的應用

截至目前，據在線人類孟德爾遺傳數據系統統計，共發現8000多種單基因遺傳性疾病，其中已明確致病基因的約4000多種[1]。國內外醫療機構越來越關注無明顯生化指標異常的嚴重單基因遺傳性疾病篩查。新生兒人群篩查的主要目標是早期識別患嚴重疾病的無癥狀嬰兒，對這些疾病行有效治療，早期診斷和干預可預防嚴重的后遺癥。目前，qPCR及MLPA廣泛應用于基因型-表型聯系明確的單基因遺傳性疾病，包括遺傳性耳聾、脊髓性肌萎縮、地中海貧血及原發性免疫缺陷病等。

2000年，Green等[2]首次提出新生兒耳聾基因篩查，新生兒基因篩查是聽力篩查的有效補充和提高，通過提早干預、定期監測，減緩遲發性耳聾，避免藥物性耳聾。近幾年，為了聽力障礙的早期診斷、干預和遺傳咨詢，研究分析聽力篩查結合耳聾基因篩查的數據，顯示耳聾相關基因的攜帶頻率和變異譜。2012年，北京市啟動新生兒群體的聽力和耳聾基因篩查項目，對180?469名新生兒進行聽力篩查和DNA微陣列聯合篩查，篩查結果顯示，8136名新生兒（4.508%）耳聾基因篩查呈陽性（雜合子、純合子或復合雜合子與mtDNA同源或異源），其中7896名新生兒（4.375%）通過聽力篩查發現40名（0.022%）攜帶兩個GJB2基因或SLC26A4基因（純合子或復合雜合子），10名通過新生兒聽力篩查；共409名（0.227%）新生兒攜帶mtDNA?12S?rRNA基因（m.1555A>G或m.1494C>T），其中405名通過新生兒聽力篩查。Zou?等[3]應用懸浮陣列分析法（篩查GJB2基因、GJB3基因、SLC26A4基因中的20個熱點變異位點）對53?033名來自中國不同省份的新生兒進行篩查，研究中國新生兒人群中常見耳聾基因變異情況，結果顯示，14?185名新生兒（26.75%）至少存在1個變異基因，872名（1.64%）為純合變異，包括112名（0.21%）為線粒體DNA純合變異；11?985名（22.59%）為雜合變異，包括11名（0.02%）線粒體DNA雜合變異[4-6]。

脊髓性肌萎縮（spinal?muscular?atrophy，SMA）導致進行性近端肌無力和癱瘓，活產兒中發病率約為1/10?000～1/6000，攜帶頻率為1/60～1/40，是嬰幼兒期常見的致死性神經遺傳性疾病之一[4-5]。SMA出現的最早癥狀是肌張力低下，嚴重時表現為呼吸肌無力，呼吸衰竭，需呼吸機治療。早期無法通過實驗室檢查發現該疾病，基因篩查可作為診斷SMA的金標準。

地中海貧血屬遺傳性溶血性貧血疾病，中重型地中海貧血將嚴重威脅人類健康[6]。國外數據顯示，每年有近12?000例重型地中海貧血患兒（純合子狀態）出生，這些患兒在新生兒期常伴有嚴重貧血和肝脾腫大，需早期診斷并進行反復輸血和螯合治療[7]。目前，我國臨床上主要使用熒光探針法[8]對新生兒地中海貧血進行篩查，僅能檢測常見與特定的幾種地中海貧血類型。當反復出現血常規等指標異常時，新生兒期基因篩查不僅能夠快速檢出地中海貧血的基因類型，還能發現新的基因變異。

原發性免疫缺陷病（primary?immunodeficiency?diseases，PID）是一組先天性免疫缺陷異質性疾病，最常見的是重度聯合免疫缺陷病（severe?combined?immunodeficiency，SCID）和X連鎖無丙種球蛋白血癥（x-linked?agammaglobulinemia，XLA）。SCID是PID嚴重類型之一，表現為嚴重缺乏T細胞、B細胞和NK細胞。SCID若不及時診斷和治療均是致命的。近期研究表明，如果新生兒在3.5月齡前和未發生嚴重感染和其他并發癥之前進行造血干細胞移植，可顯著改善患兒預后[9]。

2??新生兒基因篩查聯合生化篩查在遺傳性疾病中的應用

國內外廣泛應用的生化篩查主要包括酶聯免疫吸附測定、熒光免疫法、串聯質譜法（tandem?mass?spectrometry，TMS）等。生化篩查存在漏篩、假陰性風險；TMS指標特異性弱，存在多種亞型，同一指標可指向多種疾病，且波動性較大；新生兒基因篩查可彌補新生兒疾病篩查的不足，明確遺傳性疾病的基因分型，指導臨床醫生制定治療策略[10-11]。

目前，在生化篩查基礎上，MLPA、Sanger測序及高通量測序（next?generation?sequencing，NGS）技術在遺傳代謝性疾病篩查中具有診斷價值。Spenger等[12]報道1例新生兒期TMS未見異常、無相關臨床癥狀，隨后因急性腦病危象住院行WES篩查，結果患兒被確診為戊二酸尿癥Ⅰ型。于愛真等[13]對289名疑似遺傳代謝性疾病新生兒進行NGS篩查，結果顯示陽性率（13.8%）高于TMS陽性率（11.8%），表明NGS可發現TMS未能發現的遺傳代謝病，TMS聯合NGS更具有診斷價值。Qin等[14]的研究涉及1例以低血糖為主要癥狀的5日齡女嬰，WES結果顯示，患兒存在TRMU基因新型復合雜合致病性變異和可能致病性變異。Mendell等[15]應用熒光測定法測定肌酸激酶（creatine?kinase，CK）活性，聯合MLPA及WES技術，篩查37?649例新生兒男性假肥大型進行性肌營養不良（duchenne?muscular?dystrophy，DMD）患病情況，結果顯示6例患兒DMD基因變異（全部為外顯子缺失），且CK水平均>2000U/L；但在3例CK>2000U/L且未發現DMD基因變異的新生兒中，確定其存在肢帶型肌營養不良相關DYSF、SGCB和FKRP基因變異，上述篩查方案不僅可明確疾病，且可發現不同的基因變異。

隨著基因數據庫的不斷更新和完善，各區域應用分子生物學技術開展更大規模改善新生兒疾病防治及區域高發病率疾病變異攜帶率分析工作。近期有文獻回顧性分析區域TMS結合基因篩查的大樣本數據，揭示單病種的區域性發病率及高頻基因變異位點。Yang等[16]應用TMS對寧波地區265?524名新生兒進行基因檢測，檢測出53例游離肉堿水平異常新生兒，通過NGS，確診26例新生兒為原發性肉堿缺乏癥（primary?carnitine?defificiency，PCD）病例，提示寧波地區PCD出生患病率為1/16?595。Zhuang等[17]應用TMS聯合NGS測序，對寧波地區302?993名新生兒進行基因檢測，確診10例異丁酰輔酶A脫氫酶缺乏癥陽性病例，其中c.286G>A及c.1000C>T位點的攜帶率位居前2，患病率達1/30?300。

3??新生兒基因篩查在新生兒重癥監護室中的應用

新生兒期死亡的主要原因之一是遺傳性疾病，特別是新生兒重癥監護室（neonatal?intensive?care?unit，NICU）中的危重新生兒。目前，診斷NICU患兒疑似遺傳性疾病的檢測方法包括核型、染色體微陣列及NGS技術。如在診斷過程中更早地使用NGS技術，可提供更及時、明確的診斷，提高治療準確性。此外，由于危重早產兒的器官系統發育不成熟、功能不全，長期腸外營養導致代謝紊亂等，因此，該技術有助于解釋危重癥新生兒常見的假陽性疾病篩查結果。

4??新生兒遺傳性疾病基因篩查相關倫理問題

目前，基因檢測技術為新生兒遺傳性疾病提供一種快速、可行的診斷方式，也可作為金標準。然而，在該技術被廣泛應用于兒科實踐前，或在國家確認該技術前，倫理因素要優先于科學因素[18]。醫務工作者在開展基因篩查前要考慮倫理問題。首先，臨床醫生結合臨床癥狀和基因篩查結果，告知患兒家長患兒被確診為遺傳性疾病，特別是嚴重的遺傳性疾病，家長可能會出現擔憂、壓力大、內疚等負面情緒。其次，在醫學和社會背景下，基因篩查技術的臨床應用可能會造成他人對患兒的歧視，暴露其隱私。臨床醫生和生物倫理學家應考慮到，新生兒時期臨床使用基因篩查對患兒及其家長的潛在危害至關重要。第三，征得患兒家長的知情同意，與臨床醫生告知的內容有很大關系，如基因篩查的主要目的、優缺點、方法、存在的風險、干預及診治情況、對隱私的保護等[19]。提高臨床醫生的告知能力、臨床與遺傳相關業務能力，有助于基因檢測技術的應用，以幫助新生兒及其家庭獲得最大的健康利益。

綜上，隨著基因篩查技術的不斷進步，新生兒遺傳性疾病的診斷快速發展，更多的遺傳性疾病被識別，疾病的早期診斷和治療取得進展，患兒的預后也得到改善。因此，基因篩查方案的選擇應根據遺傳性疾病的具體發病情況而定。相信在基因篩查的輔助下，新生兒遺傳性疾病的診治能夠更加高效，臨床兒科醫生能夠得到有效指導。

[參考文獻]

• CURRIER?R?J.?Single-gene?sequencing?in?newborn?screening：?Success，?challenge，?hope[J].?The?Hastings?Center Report，?2018，?48?Suppl?2（Suppl?2）：?S37-S38.?

（收稿日期：2022–09–11）

（修回日期：2023–01–31）