JAMA子刊發(fā)表近3萬例新生兒疾病篩查前瞻性研究結(jié)果：基因測(cè)序可作為新生兒遺傳病篩查的一線方法

近日，海南省婦女兒童醫(yī)學(xué)中心新生兒疾病篩查中心團(tuán)隊(duì)參與的一項(xiàng)前瞻性研究成果《Genomic Sequencing as a First-Tier Screening Test and Outcomes of NewbornScreening》發(fā)表在《JAMA Network Open》(IF=13.8)雜志上。

該研究項(xiàng)目由上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院、上海市兒科醫(yī)學(xué)研究所韓連書主任牽頭，聯(lián)合國內(nèi)8家醫(yī)院新生兒篩查中心（濟(jì)南市婦幼保健院、廣州婦女兒童醫(yī)療中心、石家莊市婦幼保健院、內(nèi)蒙古自治區(qū)婦幼保健院、云南省第一人民醫(yī)院、重慶市婦幼保健院及海南省婦女兒童醫(yī)學(xué)中心）與華大基因公司合作，完成了3萬例中國多中心新生兒遺傳病基因篩查研究。

該項(xiàng)研究結(jié)果為基因篩查作為一級(jí)篩查方法來改進(jìn)現(xiàn)有新生兒篩查項(xiàng)目提供了重要的數(shù)據(jù)支撐，對(duì)臨床醫(yī)師、遺傳學(xué)家和家庭提供更好的醫(yī)療保健和咨詢服務(wù)具有重要意義。據(jù)了解，這是目前最大規(guī)模的評(píng)估基因測(cè)序用于新生兒一級(jí)篩查潛在益處的前瞻性研究。

研究背景

在過去的幾十年里，通過新生兒篩查識(shí)別嚴(yán)重但可治療的疾病，已經(jīng)在全球范圍內(nèi)取得了極大的成功。隨著技術(shù)的發(fā)展，例如串聯(lián)質(zhì)譜的使用，新生兒篩查已經(jīng)可以同時(shí)進(jìn)行多種疾病的篩查。但這種基于干血斑 (DBS) 樣本中代謝物的生化指標(biāo)檢測(cè)方法，篩查的病種有限、假陽性率高，仍需進(jìn)一步鑒別診斷。

基因測(cè)序技術(shù)被認(rèn)為是一種可以最大限度降低新生兒篩查的假陽性率、輔助疾病快速診斷的方法；但高成本限制了其臨床應(yīng)用。既往研究存在樣本量少或把基因測(cè)序作為二級(jí)篩查，即生化篩查陽性后再進(jìn)行基因測(cè)序的問題。將基因篩查作為一級(jí)篩查納入到現(xiàn)有新生兒篩查的效益仍不明確。

相較于全基因組測(cè)序或全外顯子組測(cè)序，針對(duì)特定基因的目標(biāo)區(qū)域捕獲測(cè)序 (Panel) 是一種檢測(cè)成本可控的檢測(cè)技術(shù)，因此該研究探討了基因Panel在新生兒一級(jí)篩查中的應(yīng)用價(jià)值，這也是第一個(gè)將基因Panel測(cè)序納入新生兒篩查的研究，以作為大規(guī)模人群中的一級(jí)篩查策略。

研究?jī)?nèi)容

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)于2021年2月到2021年12月期間，共招募了29,989例新生兒 (其中51.2%男嬰)，在出生3-7天內(nèi)采集DBS樣本，同時(shí)進(jìn)行生化篩查 (bNBS) 和基因篩查 (gNBS)。

其中生化篩查于新篩中心常規(guī)開展，檢測(cè)內(nèi)容包括：熒光分析法檢測(cè)葡萄糖-6-磷酸脫氫酶 (G6PD) 缺乏癥、先天性甲狀腺功能減退癥 (CH) 和高TSH血癥 (HTT)，串聯(lián)質(zhì)譜方法檢測(cè)38種氨基酸、有機(jī)酸、脂肪酸類的代謝性疾病。

基因篩查由華大基因負(fù)責(zé)檢測(cè)，采用目標(biāo)區(qū)域捕獲測(cè)序技術(shù)對(duì)128種疾病相關(guān)的142個(gè)基因上的致病或疑似致病變異進(jìn)行檢測(cè)，變異類型包括SNV/InDel及部分基因的CNV (DMD連續(xù)2個(gè)及以上外顯子的缺失重復(fù)、SMN1的EX7 DEL、HBA1/HBA2/HBB的常見缺失類型)。128種疾病中43種疾病可同時(shí)通過生化和基因測(cè)序進(jìn)行篩查；另外85種疾病僅能通過基因篩查，涉及代謝、內(nèi)分泌、血液、免疫、神經(jīng)肌肉、泌尿和眼科等系統(tǒng)。

跟蹤隨訪

對(duì)生化篩查或者基因篩查結(jié)果提示陽性的患兒進(jìn)行跟蹤隨訪和確診，另外將生化篩查和基因篩查陽性及確診數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

研究結(jié)果及分析

除388例 (1.3%) 因基因篩查檢測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量未達(dá)到要求而未被納入統(tǒng)計(jì)外，在29,601例 (98.7%) 有篩查結(jié)果的新生兒中，813例 (2.7%) 基因篩查結(jié)果呈陽性。后續(xù)獲得隨訪結(jié)果的共797例 (797/813，98.0%) 新生兒，包括343例生化篩查結(jié)果和基因篩查結(jié)果均陽性，454例僅基因篩查結(jié)果為陽性。隨訪結(jié)果顯示，有402例嬰兒 (1.4%) 被診斷患有26種疾病 (隨訪的中位年齡為1.2歲)。

壹將基因篩查作為一級(jí)篩查有助于完善現(xiàn)有新生兒疾病篩查方案

基因篩查可擴(kuò)展新篩疾病，發(fā)現(xiàn)更多潛在患者值得注意的是，該項(xiàng)目通過基因篩查所發(fā)現(xiàn)的402例患兒中，有59例生化篩查未檢出。這意味著，每500例新生兒中就有1例可受益于基因篩查的應(yīng)用，從而獲得及時(shí)的臨床干預(yù)和管理。其中，20例患者為生化篩查漏檢，包括G6PD缺乏癥 (10例)、CH或HTT (8例)、氨基酸、有機(jī)酸、脂肪酸類的代謝性疾病 (2例)；39例患者所患的13種疾病是僅基因測(cè)序所篩查到的 (表1)，患者平均4.8月齡時(shí)出現(xiàn)疾病相關(guān)的臨床癥狀，通過基因測(cè)序，5例患兒及時(shí)接受治療，4例患兒安排?？七M(jìn)一步治療，27例患兒建議積極監(jiān)測(cè)，3例患兒臨床診斷后失訪。

表1 僅通過新生兒基因篩查的疾病患者的特征

基因篩查可提高篩查的陽性預(yù)測(cè)值

除女性新生兒的G6PD缺乏癥外，新生兒基因篩查的陽性預(yù)測(cè)值 (PPV) 相較于生化篩查有著顯著優(yōu)勢(shì)。具體表現(xiàn)在氨基酸、有機(jī)酸和脂肪酸類的代謝性疾病的檢出性能上，生化篩查檢出真陽性21例，假陽性376例；基因篩查檢出真陽性17例，假陽性7例。基因篩查氨基酸、有機(jī)酸和脂肪酸類的代謝性疾病的PPV (70.83%) 顯著高于串聯(lián)質(zhì)譜法的PPV (5.29%) (P＜0.001)。假陽性的大幅降低將有助于減輕新生兒父母的壓力和焦慮，減少隨訪次數(shù)。

表2 生化和基因測(cè)序在新生兒疾病篩查中的分析性能

貳新生兒基因篩查在檢測(cè)能力上可補(bǔ)充生化篩查，但不能取代

基因篩查和生化篩查的檢測(cè)性能各有優(yōu)劣

對(duì)于生化篩查范圍內(nèi)的疾病，生化篩查結(jié)合基因篩查，共檢出445例患兒，包括：328例G6PD缺乏癥、94例CH和HTT，23例氨基酸、有機(jī)酸、脂肪酸類的代謝性疾病。其中，有82例可被生化篩查檢出但未被基因篩查檢出，20例可被基因篩查檢出而未被生化篩查檢測(cè)出。

表3 生化和基因測(cè)序篩查的新生兒疾病

1) G6PD缺乏癥

研究共發(fā)現(xiàn)328例G6PD缺乏癥患兒 (男性282例，女性46例)。均可被基因篩查發(fā)現(xiàn)，而生化篩查中有10例男性患兒在初篩時(shí)未被發(fā)現(xiàn)。

分析數(shù)據(jù)顯示，熒光測(cè)定法檢測(cè)G6PD缺乏癥的靈敏性為96.95% (318/328)，特異性為99.71% (25,962/26,038)；基因篩查的靈敏性為100% (328/328)，特異性為98.61%(25,677/26,038)；新生兒基因篩查檢測(cè)G6PD缺乏癥的總體PPV為47.61% (男性為99.30%，女性為11.36%)，受性別影響顯著。

由研究結(jié)果可以看出，基因篩查在檢測(cè)能力上可補(bǔ)充生化，但不能取代，特別是對(duì)于具有可變外顯率的疾病篩查。

2) CH和高TSH血癥

研究共發(fā)現(xiàn)CH和高TSH血癥的患兒96例?；蚝Y查共納入了4個(gè)致病基因 (DUOXA2、DUOX2、PROP1、TSHR)，發(fā)現(xiàn)的18例患兒致病基因均為DUOX2，其中8例的TSH生化檢測(cè)結(jié)果為陰性。此外，有76例患兒 (24例CH，52例高TSH血癥) 可被生化篩查檢出，基因篩查未發(fā)現(xiàn)。通過CH相關(guān)的4個(gè)基因篩查可以發(fā)現(xiàn)19.1% (18/94) 的CH和高TSH血癥患兒。

3) 氨基酸、有機(jī)酸、脂肪酸類的代謝性疾病

串聯(lián)質(zhì)譜結(jié)合基因篩查在29,601例新生兒中共發(fā)現(xiàn)23例氨基酸、有機(jī)酸和脂肪酸類代謝性疾病陽性的新生兒；其中，有2例未在串聯(lián)質(zhì)譜篩查中發(fā)現(xiàn)，6例未在基因篩查中發(fā)現(xiàn)。串聯(lián)質(zhì)譜法對(duì)氨基酸、有機(jī)酸、脂肪酸類的代謝性疾病的靈敏性和特異性分別為91.30% (21/23) 和98.72% (29,200 /29,578)，基因篩查的靈敏性和特異性分別為73.91% (17/23) 和99.98% (29,572 /29,578)。

基因篩查也可輔助于疾病早診斷。基因篩查的檢測(cè)結(jié)果提示，2例未被串聯(lián)質(zhì)譜發(fā)現(xiàn)的新生兒為cblC型甲基丙二酸血癥和希特林蛋白缺乏癥；在生化篩查陽性而基因篩查未檢出的6例患兒中，通過表型引導(dǎo)的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)了其中5例患者的候選變異，具體如下：

表4 6例基因Panel未檢測(cè)到的疾病患者的適應(yīng)癥分析

基因篩查結(jié)果陽性并不代表一定患病，需結(jié)合生化篩查及其他檢測(cè)結(jié)果綜合分析

截至隨訪日期，共有395例 (1.3%) 新生兒雖然基因篩查結(jié)果呈陽性但未出現(xiàn)疾病相關(guān)表型。除359例為女性G6PD缺乏癥新生兒外，其余36例包括：21例甲狀腺激素生成障礙6型、4例苯丙酮尿癥、2例男性G6PD缺乏癥等。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)了其中3例的遺傳學(xué)解釋，其余33例可能歸因于為兒童期發(fā)病或表型為輕度的疾病。

此外，該研究中還發(fā)現(xiàn)了94例新生兒在常染色體隱性遺傳病相關(guān)的同一個(gè)基因上檢出2個(gè)致病性變異。其中55例經(jīng)進(jìn)一步家系驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)有12.7% (7/55) 的新生兒所攜帶變異呈順式排列，并非陽性病例。因此，對(duì)于基因篩查呈陽性的病例，后續(xù)的進(jìn)一步檢測(cè)及父母來源驗(yàn)證是非常重要的。了解致病變異的來源有助于臨床咨詢，指導(dǎo)家庭成員未來的生育計(jì)劃。

叁將基因Panel應(yīng)用于新生兒篩查有著與WES相當(dāng)?shù)男阅?/span>

文章也探討了基因Panel與全外顯子組或全基因組測(cè)序技術(shù)在新生兒基因篩查中的性能。雖然不同的研究中所篩查的疾病有差異，但現(xiàn)有研究報(bào)道中全外顯子組測(cè)序技術(shù)的整體靈敏性為88%，特異性為98.4%。這與該研究中基因Panel在氨基酸、有機(jī)酸和脂肪酸類代謝性疾病中的性能相當(dāng) (靈敏性73.91%，特異性99.98%)。

總結(jié)

在這項(xiàng)前瞻性多中心研究中，每500例新生兒中就有1例可因基因篩查納入新生兒一線篩查方法而額外受益。基因篩查有著更高的陽性預(yù)測(cè)值，在檢測(cè)能力上可作為生化篩查的有效補(bǔ)充，但無法替代。兩者結(jié)合可以提高疾病檢出能力，篩查出更多陽性患者；同時(shí)降低假陽性及假陰性，減輕父母的焦慮，減少隨訪次數(shù)。

基因篩查陽性，結(jié)合生化篩查結(jié)果分析并進(jìn)一步的隨訪檢查，是至關(guān)重要的。與現(xiàn)有研究報(bào)道中的全外顯子組測(cè)序的篩查性能數(shù)據(jù)相比，基于基因Panel的新生兒篩查表現(xiàn)出了基本相當(dāng)?shù)拿舾行约疤禺愋浴?/span>

該項(xiàng)目研究成果為基因篩查作為新生兒一線篩查關(guān)鍵方法的建議提供了有力的證據(jù)支持；也為臨床開展新生兒基因篩查項(xiàng)目提供了參考。新生兒遺傳病基因篩查聯(lián)合代謝物及酶學(xué)篩查將顯著提高新生兒疾病篩查效率。

論文鏈接：

https://jamanetwork.com/journals/jamanetworkopen/fullarticle/2809067