易 升 李孟婷 沈亦平 覃再隆

(廣西壯族自治區(qū)婦幼保健院遺傳代謝中心實(shí)驗(yàn)室，南寧市 530000，電子郵箱：yishenglgf@163.com)

【提要】 隨著高通量測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，遺傳病攜帶者篩查的方式也在不斷進(jìn)步。擴(kuò)展性攜帶者篩查通常采用致病基因集組合測(cè)序方式，用較低的成本對(duì)數(shù)百種單基因遺傳病進(jìn)行攜帶者篩查，以明確受檢者致病變異基因的攜帶情況后進(jìn)行生育指導(dǎo)。本文從攜帶者篩查的發(fā)展，開展擴(kuò)展性攜帶者篩查的關(guān)鍵注意事項(xiàng)，探討全面開展擴(kuò)展性攜帶者篩查對(duì)我國(guó)單基因遺傳病防控的意義和面臨的挑戰(zhàn)。

單基因遺傳病具有終生性和家族性等特點(diǎn)，大部分疾病不易診斷，患者病情嚴(yán)重，且目前尚無有效的治療方法。雖然大多數(shù)單基因遺傳病較為罕見，發(fā)病率在幾百萬分之一到幾千分之一不等，但其種類繁多，目前已發(fā)現(xiàn)的單基因遺傳病超過6 500種，其中包括約1 800種隱性遺傳病，全球人群發(fā)病率高達(dá)1%，是導(dǎo)致新生兒出生缺陷的重要因素[1]。單基因隱性遺傳病的攜帶者篩查是通過檢測(cè)無癥狀人群的致病基因攜帶情況，采用合理的生育選擇來有效地避免嚴(yán)重缺陷患兒的出生。如地中海貧血防控采用婚前和孕前篩查，有效地避免了地中海貧血患兒的出生，減輕了家庭和社會(huì)的負(fù)擔(dān)。擴(kuò)展性攜帶者篩查(expanded carrier screening，ECS)依托高通量測(cè)序技術(shù)，可根據(jù)不同人群或人種的遺傳背景設(shè)計(jì)針對(duì)性的篩查方案，同時(shí)可對(duì)多種嚴(yán)重的、高發(fā)的單基因隱性遺傳病攜帶者進(jìn)行廣譜篩查，是出生缺陷一級(jí)防控中不可缺少的環(huán)節(jié)。本文通過闡述攜帶者篩查的發(fā)展情況，分析開展ECS的要點(diǎn)，探討全面開展ECS對(duì)我國(guó)單基因遺傳病防控的重大意義和面臨的挑戰(zhàn)。

1 攜帶者篩查的發(fā)展

攜帶者篩查最早是在德系猶太人中開展，通過檢測(cè)己糖脫氨酶A的活性篩查家族性黑矇性癡呆攜帶者。隨著人類基因組序列第一個(gè)完整草圖的發(fā)表和測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，分子檢測(cè)逐漸替代酶學(xué)檢測(cè)成為遺傳性疾病的篩查方法和診斷標(biāo)準(zhǔn)[2-3]。

20世紀(jì)末出現(xiàn)的聚合酶鏈反應(yīng)使基因分型技術(shù)開始被應(yīng)用于臨床表型嚴(yán)重的遺傳病(如囊性纖維化)的分子診斷，限于醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)家對(duì)致病基因的認(rèn)識(shí)不足和檢測(cè)技術(shù)尚未成熟，早期的攜帶者篩查主要針對(duì)有家族史的家庭和個(gè)人，檢測(cè)目標(biāo)是單一基因或致病突變。隨著基因分型技術(shù)的發(fā)展和單基因遺傳病分子研究的不斷深入，研究人員發(fā)現(xiàn)某些遺傳病在特定人群中的發(fā)病率明顯高于其他族群和地區(qū)，這種現(xiàn)象與奠基者效應(yīng)及雜合子優(yōu)勢(shì)等相關(guān)[4-6]。例如，德系猶太人的家族性黑矇性癡呆和囊性纖維化的發(fā)病率明顯高于其他人群，而中國(guó)南方、東南亞、中東和非洲等地區(qū)的血紅蛋白病發(fā)病率顯著高于其他地區(qū)[7]。針對(duì)這種現(xiàn)象，基于種族的攜帶者篩查在專家的推動(dòng)和政府的支持下不斷發(fā)展，包括血紅蛋白病在內(nèi)的出生缺陷防控在國(guó)內(nèi)外均取得很好的效果[8]。例如，在美國(guó)和加拿大的德裔猶太人中，攜帶者篩查使家族性黑矇性癡呆新生兒的發(fā)病率降低了90%以上[9]；廣西地區(qū)的重型地中海貧血患兒出生率從2010年的2.26/萬下降到2020年的0.22/萬，降幅超過90%[10]。攜帶者篩查的社會(huì)意義已得到了充分證明，相關(guān)專業(yè)協(xié)會(huì)為此頒布了一系列指南及聲明，以推進(jìn)支持?jǐn)y帶者篩查工作的開展。2004年美國(guó)婦產(chǎn)醫(yī)師協(xié)會(huì)(American College of Obstetricians and Gynecologists,ACOG)發(fā)表聲明，推薦在德系猶太人后裔中進(jìn)行家族性黑矇性癡呆病、海綿狀白質(zhì)腦病、囊性纖維化等特定疾病的攜帶者篩查；2008年美國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)學(xué)會(huì)(American College of Medical Genetics and Genomics,ACMG)向德系猶太人推薦9種遺傳疾病的攜帶者篩查；2013年ACMG發(fā)布關(guān)于產(chǎn)前/孕前進(jìn)行ECS的聲明；2015年ACMG、ACOG等5家機(jī)構(gòu)發(fā)布在生殖醫(yī)學(xué)中進(jìn)行ECS的聯(lián)合聲明；2017年ACOG發(fā)布了2個(gè)攜帶者篩查的意見[11-16]。

隨著人口的遷移和跨種族婚姻的普遍性，種族及地理區(qū)域的界限越來越模糊，基于種族及地理分布的攜帶者篩查逐漸向泛種族泛區(qū)域篩查發(fā)展[17]。另一方面，伴隨著高通量測(cè)序成本的降低、對(duì)致病基因的認(rèn)識(shí)不斷提高及新致病基因的不斷發(fā)現(xiàn)，基于致病基因集的多種疾病篩查(即ECS)開始被嘗試應(yīng)用于防控單基因遺傳病。Bell等[18]對(duì)448種嚴(yán)重的兒童期隱性遺傳病進(jìn)行了篩查，發(fā)現(xiàn)在114個(gè)無關(guān)個(gè)體中平均每人攜帶2.8個(gè)致病突變，每個(gè)基因的檢測(cè)成本低于1美元，開啟了用二代測(cè)序同時(shí)篩查多種疾病的時(shí)代。ECS 也由此得以產(chǎn)生和發(fā)展。

2 開展ECS的要點(diǎn)

2.1 醫(yī)學(xué)倫理 作為一種基因檢測(cè)項(xiàng)目，開展ECS時(shí)需要遵循醫(yī)學(xué)倫理的基本原則。同時(shí)ECS一般不會(huì)對(duì)身體造成明顯的傷害，但對(duì)受檢夫婦的心理可能存在潛在的影響。因此，參與篩查的決定應(yīng)該由夫妻雙方在進(jìn)行充分遺傳咨詢后自主決定，咨詢師不宜提出指向性意見，而拒絕參與篩查的夫妻也應(yīng)該得到同等程度的信息及咨詢。

2.2 篩查對(duì)象 ECS的受試人群主要是健康的孕前夫婦。此外，輔助生殖技術(shù)供配雙方也應(yīng)該進(jìn)行篩查，以避免遺傳病在不知情的情況下發(fā)生[16]。

2.3 篩查時(shí)間和順序 ECS可在孕前或孕期進(jìn)行，一般推薦在孕前完成檢測(cè)[19]。如果夫妻攜帶同一致病基因組的致病突變基因，在孕前完成ECS檢測(cè)則可以確保有充足的時(shí)間來考慮所有生殖選項(xiàng)，包括體外受精與植入前遺傳診斷、產(chǎn)前診斷、臍帶血收集等[16]。

ECS的篩查順序有同步篩查或序貫篩查2種方案，夫妻雙方可根據(jù)孕周、對(duì)該檢測(cè)的接受度和當(dāng)?shù)蒯t(yī)院的具體情況來進(jìn)行選擇。同步篩查有利于進(jìn)行診斷性檢測(cè)與生育選擇，因此在檢測(cè)周期上有優(yōu)勢(shì)，而序貫篩查適合妊娠前進(jìn)行。

2.4 篩查病種的入選標(biāo)準(zhǔn) 篩查的遺傳病種類和目標(biāo)基因應(yīng)考慮疾病的遺傳方式、嚴(yán)重程度、攜帶頻率與經(jīng)濟(jì)效益等因素。ECS的目標(biāo)疾病一般是常染色體隱性遺傳病，也可以包含部分X連鎖和常染色體不完全顯性遺傳病，納入篩查的疾病的臨床表型一般較嚴(yán)重，可縮短患者的預(yù)期壽命、影響患者的生活質(zhì)量或缺乏經(jīng)濟(jì)有效的治療手段[20]。另外，入選病種需考慮發(fā)病率和經(jīng)濟(jì)效益的相關(guān)性，突變攜帶率相對(duì)較高的疾病才更具有篩查的經(jīng)濟(jì)有效性。根據(jù)2017年ACOG的建議，ECS篩查的遺傳病入選條件應(yīng)包括：致病變異總攜帶率超過1%，表型明確，影響患者生活質(zhì)量，導(dǎo)致患者認(rèn)知障礙和身體殘疾，需要手術(shù)或醫(yī)療干預(yù)及早期發(fā)病[19]。隨著測(cè)序成本的進(jìn)一步降低和對(duì)人群基因組變異頻譜的深入了解，ECS病種準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)不斷變化，比如已有研究表明對(duì)致病變異總攜帶率超過0.5%，甚至0.1%的基因進(jìn)行篩查是有經(jīng)濟(jì)有效性的[21]。

2.5 殘余風(fēng)險(xiǎn) ECS需要考慮假陰性和假陽性結(jié)果等情況，尤其需要關(guān)注陰性報(bào)告的殘余風(fēng)險(xiǎn)[16]。首先，ECS無法涵蓋所有基因的所有致病位點(diǎn)，如動(dòng)態(tài)突變(脆性X綜合征等)、平衡易位、基因倒位(A型血友病等)一般無法用普通的高通量測(cè)序有效地完成檢測(cè)。另外，對(duì)某些位點(diǎn)(同源基因和假基因干擾、特殊序列等)的二代測(cè)序結(jié)果需謹(jǐn)慎判讀，例如有些測(cè)序產(chǎn)品對(duì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生存基因1的檢測(cè)效能較差，以及大部分測(cè)序產(chǎn)品無法有效檢出HBA基因缺失突變。同時(shí)，目前并不是所有致病變異均被闡明，臨床意義不明確的基因變異無法確認(rèn)一定不致病[22]。除此之外，不同基因檢測(cè)公司篩查的基因不盡相同，大部分病種在當(dāng)?shù)氐臄y帶頻率不得而知，相應(yīng)的檢出率也難以計(jì)算，其殘余風(fēng)險(xiǎn)無法確定?；谶@些不確定因素，無論是實(shí)驗(yàn)室工作人員和臨床咨詢服務(wù)人員，還是受檢者本人，都必須理解和正視殘余風(fēng)險(xiǎn)的客觀存在。

2.6 篩查接受度 隨著篩查病種的增加和基因變異頻譜的不斷更新，ECS篩查陽性率不斷上升，但人群對(duì)于ECS的接受度不盡相同。大部分受檢者接受遺傳咨詢后對(duì)陽性結(jié)果有心理預(yù)期，能夠接受攜帶者的身份，愿意提前知曉發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。但對(duì)另一部分人來說，提前知曉發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)會(huì)帶來焦慮情緒，而臨床意義不明確的基因變異也會(huì)令其困惑。同時(shí)受檢者擔(dān)心信息泄露的可能，致病突變攜帶者的身份使其遭受歧視；而夫妻關(guān)系的潛在暴露風(fēng)險(xiǎn)更會(huì)加重其對(duì)婚姻破裂的擔(dān)憂。另外，基于檢測(cè)成本的考慮，很多夫婦也可能拒絕進(jìn)行ECS。

2.7 遺傳咨詢 遺傳咨詢是一個(gè)幫助人們理解和適應(yīng)遺傳因素對(duì)疾病的作用及其對(duì)醫(yī)學(xué)、心理和家庭的影響的過程。臨床咨詢師必須清楚ECS的基本原則、檢測(cè)的類型和時(shí)間、檢測(cè)結(jié)果的解讀和處置及各種篩查的局限性[23]。檢測(cè)前咨詢的一個(gè)重要過程是臨床咨詢師在受檢者充分知情同意后收集其相關(guān)的家族史和遺傳背景，并向受檢者或其家屬詳細(xì)介紹ECS的目標(biāo)疾病、適用人群、檢出率、費(fèi)用和流程，同時(shí)詳細(xì)說明殘余風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)人員要明確新發(fā)變異和生殖細(xì)胞嵌合的可能性，完成檢測(cè)后臨床咨詢師需要向受檢者解讀檢測(cè)報(bào)告，主要強(qiáng)調(diào)陰性報(bào)告的殘余風(fēng)險(xiǎn)和解釋陽性結(jié)果。遺傳咨詢師要告知受檢者陰性篩查結(jié)果意味著生育目標(biāo)遺傳病患兒風(fēng)險(xiǎn)明顯減少，但不能完全排除孕育其他遺傳病患兒的可能性。另外，受檢者應(yīng)該被告知ECS不能替代其他檢查。陽性結(jié)果的解讀包括解釋疾病的預(yù)后、進(jìn)一步檢測(cè)的選項(xiàng)和伴侶需要進(jìn)行的檢查。除了隱性遺傳基因的雜合子需要注意下一代的患病風(fēng)險(xiǎn)外，某些基因是雜合狀態(tài)但也有臨床表型的單基因遺傳病也要進(jìn)行相應(yīng)的遺傳咨詢和臨床處置。例如，β地中海貧血通常被認(rèn)為是常染色體隱性遺傳病，但已發(fā)現(xiàn)多個(gè)β地中海貧血病例是由HBB突變雜合子致病的。而對(duì)于臨床表現(xiàn)具有異質(zhì)性的遺傳病，臨床咨詢時(shí)咨詢師要充分說明相關(guān)細(xì)節(jié)，伴侶是否進(jìn)行檢測(cè)由受檢者決定。臨床咨詢師要詢問受檢者進(jìn)一步檢測(cè)的選擇，受檢者的所有決定均需在其病歷中詳細(xì)記錄，作為將來臨床處置的參考。另外，限于目前醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的發(fā)展，臨床意義不明的變異的報(bào)告、解釋和處置還沒有形成統(tǒng)一的意見，這對(duì)臨床遺傳咨詢來說是一個(gè)無法回避的難點(diǎn)[17]，實(shí)驗(yàn)室在開展ECS前應(yīng)該界定變異的報(bào)告原則。

3 ECS對(duì)中國(guó)出生缺陷防控的意義和挑戰(zhàn)

3.1 ECS對(duì)中國(guó)出生缺陷防控的意義 我國(guó)每年新增出生缺陷患兒近百萬例，其中約四分之一為臨床明顯可見的出生缺陷[18]。隨著我國(guó)強(qiáng)制婚檢的取消，以及二胎政策的實(shí)施，出生缺陷發(fā)生率呈上升態(tài)勢(shì)，其防控工作面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)與考驗(yàn)。ECS可以幫助孕前夫妻了解自身致病突變的攜帶情況從而作生育決定，在不孕癥的臨床實(shí)踐中ECS也產(chǎn)生重大影響，包括對(duì)配子捐助者的招募和資格確認(rèn)[24]。對(duì)人群而言，成功開展攜帶者篩查可以減少和預(yù)防嚴(yán)重遺傳病患兒的出生，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義，對(duì)提高人民的整體健康和生活質(zhì)量具有國(guó)家戰(zhàn)略意義。

3.2 ECS全面開展所面臨的挑戰(zhàn) ECS的成功實(shí)施與多方面因素相關(guān)，包括設(shè)計(jì)合理的篩查方案、經(jīng)濟(jì)有效的篩查技術(shù)、嚴(yán)格把控的檢測(cè)流程以及規(guī)范的遺傳咨詢和易接受的人群教育等。

篩查方案的確定需要醫(yī)療機(jī)構(gòu)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和政府部門的共同參與，篩查的原則是有預(yù)見性地對(duì)生育選擇進(jìn)行指導(dǎo)。如果政府將ECS作為婚檢項(xiàng)目，醫(yī)生可選擇在受檢者婚后妊娠前告知其檢測(cè)結(jié)果并做好相應(yīng)的遺傳咨詢和心理輔導(dǎo)。由于國(guó)內(nèi)外的醫(yī)療水平和文化背景存在差異，國(guó)內(nèi)可參考發(fā)達(dá)國(guó)家開展ECS的方式，但絕不能照搬國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)。隨著篩查數(shù)據(jù)的積累和篩查項(xiàng)目的進(jìn)行，以及測(cè)序數(shù)據(jù)和分析手段的不斷進(jìn)步，用于篩查的產(chǎn)品也應(yīng)該持續(xù)改進(jìn)。

隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，ECS的檢測(cè)范圍不斷擴(kuò)大，單種疾病的檢測(cè)成本持續(xù)下降，檢測(cè)效率和靈敏度方面的優(yōu)勢(shì)使其逐漸取代傳統(tǒng)篩查方法。但目前仍有部分病種無法通過二代測(cè)序完成檢測(cè)，需要采用經(jīng)典的篩查方法輔助完成篩查。例如，以往脊髓性肌萎縮癥的檢測(cè)對(duì)于二代測(cè)序是一個(gè)難題，但現(xiàn)在二代測(cè)序技術(shù)已可以準(zhǔn)確地檢測(cè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生存基因1的雜合缺失和點(diǎn)突變[25]。對(duì)于HBA基因，基于探針捕獲技術(shù)的二代測(cè)序?qū)χ虏∽儺惖臋z出率已明顯超過傳統(tǒng)的篩查方法[26]。

我國(guó)ECS的遺傳咨詢尚屬于起步階段，臨床咨詢師的缺口較大，篩查優(yōu)勢(shì)的過度宣傳和遺傳咨詢的失位仍客觀存在。進(jìn)行ECS咨詢的臨床醫(yī)生應(yīng)接受涵蓋遺傳篩查、產(chǎn)前診斷、植入前遺傳診斷、遺傳咨詢等專業(yè)領(lǐng)域的系統(tǒng)性培訓(xùn)，國(guó)內(nèi)相關(guān)專業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)就ECS的相關(guān)事項(xiàng)達(dá)成共識(shí)。應(yīng)對(duì)開展ECS的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行嚴(yán)格的審查，持續(xù)進(jìn)行日常質(zhì)量監(jiān)控，相關(guān)的工作人員須經(jīng)過適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)并具備相應(yīng)的資質(zhì)。另外，針對(duì)受檢者的基礎(chǔ)教育也十分重要，人群對(duì)ECS的態(tài)度和接受程度是決定ECS成功與否的關(guān)鍵。而目前國(guó)內(nèi)的醫(yī)療環(huán)境、醫(yī)患比例、普通人群的遺傳學(xué)知識(shí)和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)導(dǎo)致我國(guó)可能還不具備全面開展ECS 的條件。

4 小 結(jié)

隨著測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，開展ECS對(duì)我國(guó)出生缺陷的防控意義重大。然而，全面實(shí)施ECS還有很長(zhǎng)的路要走，需要相關(guān)政府部門、專業(yè)組織和檢測(cè)機(jī)構(gòu)的共同努力，而擴(kuò)大遺傳咨詢師的規(guī)模和提高國(guó)民對(duì)ECS的接受度對(duì)ECS的全面開展和規(guī)范實(shí)施尤為重要。