單基因病擴(kuò)展性攜帶者篩查的發(fā)展與挑戰(zhàn)

楊 鍇 劉曉婷 閆有圣

1.北京大學(xué)國(guó)際醫(yī)院(102206)；2.解放軍總醫(yī)院 3.國(guó)家衛(wèi)生健康委科學(xué)技術(shù)研究所

我國(guó)每年新增出生缺陷數(shù)約90萬(wàn)例[1]，其中大部分由遺傳因素導(dǎo)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(duì)隱性遺傳方式而言，不表現(xiàn)與之相應(yīng)的疾病，但會(huì)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(tài)，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(fā)展歷史，傳統(tǒng)的模式是基于種族、地域等因素對(duì)某些特定病種和突變進(jìn)行篩查，或針對(duì)某一特定病種推廣人群普篩，并依此為陽(yáng)性攜帶者提供遺傳咨詢(xún)和生育指導(dǎo)。近年來(lái)，擴(kuò)展性攜帶者篩查(ECS)在歐美國(guó)家出現(xiàn)，它不針對(duì)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(tǒng)篩查模式的趨勢(shì)[4]。然而，這種篩查方式目前還處于發(fā)展階段，面臨著諸多挑戰(zhàn)。本文將對(duì)ECS的演化歷程、發(fā)展現(xiàn)狀、面臨的問(wèn)題以及未來(lái)展望進(jìn)行綜述。

1 攜帶者篩查的發(fā)展與現(xiàn)狀

早期的單基因病攜帶者篩查，主要針對(duì)特定種族和地域的人群進(jìn)行。例如，德裔猶太人高發(fā)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(gè)別或幾種疾病開(kāi)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(lèi)基因組計(jì)劃的完成，致病基因明確的單基因病數(shù)持續(xù)增加。同時(shí)，基因測(cè)序技術(shù)發(fā)展迅速，基因包、外顯子測(cè)序等檢測(cè)產(chǎn)品的通量更高，成本不斷下降。此外，千人基因組計(jì)劃的數(shù)據(jù)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(shí)踐基礎(chǔ)使得增加遺傳病篩查的病種成為一個(gè)趨勢(shì)。2010年，最早的ECS項(xiàng)目出現(xiàn)[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(píng)估其后代罹患多種遺傳疾病的風(fēng)險(xiǎn)，從而為選擇最適宜的生育選項(xiàng)提供可靠證據(jù)[11]。經(jīng)過(guò)幾年發(fā)展，ECS在歐美國(guó)家得到廣泛的推廣(表1)，目前美國(guó)每年有超過(guò)20萬(wàn)名受檢者選擇這項(xiàng)檢測(cè)[14]。然而，ECS還有很多問(wèn)題需要加以解決和規(guī)范化。

表1 有代表性的ECS研究數(shù)據(jù)匯總

AR為常染色體隱性遺傳；XR為X連鎖隱性遺傳

多年來(lái)，我國(guó)的遺傳病攜帶者篩查僅針對(duì)某一特定病種(類(lèi))，如遺傳性耳聾[15]、SMA[16]、地中海貧血[6]等，并無(wú)權(quán)威的指南和共識(shí)對(duì)篩查的執(zhí)行加以規(guī)范和指導(dǎo)。近幾年，國(guó)內(nèi)多家第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)推出了ECS產(chǎn)品，但尚未獲得國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局(CFDA)的資質(zhì)授權(quán)；并且各產(chǎn)品的設(shè)計(jì)策略、具體內(nèi)容、臨床服務(wù)水平差異較大；各檢測(cè)方也尚未積累可靠的大樣本數(shù)據(jù)作為改進(jìn)參考。

2 各專(zhuān)業(yè)學(xué)會(huì)對(duì)于ECS的意見(jiàn)和建議

2013年，美國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)協(xié)會(huì)(ACMG)首先針對(duì)ECS提出了其基因包所納入的致病基因和突變應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足的5條標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)產(chǎn)品說(shuō)明、知情同意、相關(guān)咨詢(xún)的問(wèn)題做出建議[17]。2015年，美國(guó)五家行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)表聯(lián)合聲明[18]，就典型的ECS范例、開(kāi)展相關(guān)事宜、知情同意、檢測(cè)后咨詢(xún)、其基因包應(yīng)滿(mǎn)足的條件、結(jié)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(lèi)遺傳學(xué)會(huì)也發(fā)表政策性文章[19]，指出現(xiàn)有的ECS尚缺乏足夠的真實(shí)性指標(biāo)，還可能面臨諸多倫理學(xué)、社會(huì)學(xué)方面的問(wèn)題；同時(shí)針對(duì)篩查時(shí)間、生育選擇、信息和支持、知情同意、質(zhì)量控制、科普等具體方面提出建議。2017年，美國(guó)婦產(chǎn)科協(xié)會(huì)(ACOG)發(fā)表2篇協(xié)會(huì)意見(jiàn)[20-21]，對(duì)CF、SMA、血紅蛋白病、脆性X綜合征等幾種常見(jiàn)的遺傳疾病建議進(jìn)行廣泛篩查，并做出詳細(xì)說(shuō)明；同時(shí)也針對(duì)ECS的panel設(shè)計(jì)、相關(guān)咨詢(xún)等問(wèn)題提出建議，并闡明其目前僅為一種選項(xiàng)不能全面代替?zhèn)鹘y(tǒng)篩查。我國(guó)的專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)尚未就遺傳病攜帶者篩查出臺(tái)相關(guān)指南和共識(shí)，但相關(guān)專(zhuān)家也在持續(xù)關(guān)注該項(xiàng)目的發(fā)展。近期有文獻(xiàn)闡述了在我國(guó)推行ECS需要遵循的基本規(guī)則以及需要克服的困難，并指出我們需要有適合國(guó)情的ECS產(chǎn)品和推廣模式[22]。

3 ECS面臨的幾點(diǎn)問(wèn)題

3.1 制定何種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范ECS產(chǎn)品設(shè)計(jì)

目前，并沒(méi)有哪個(gè)協(xié)會(huì)限定了ECS所包含的具體病種，但對(duì)于疾病應(yīng)滿(mǎn)足的屬性已經(jīng)形成初步共識(shí)：①早發(fā)性的表型嚴(yán)重的疾?。虎谌巳簲y帶率較高(ACOG推薦大于1/100，但這一觀(guān)點(diǎn)也存在一定爭(zhēng)議，因?yàn)榛虬泻芏嗉膊儆诤币?jiàn)病)；③癥狀描述很明確；④ 高外顯率，等[17-21]。然而實(shí)際落實(shí)中，一方面各檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)于這些屬性的理解不盡相同，另一方面各機(jī)構(gòu)實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與之也并不完全相符，體現(xiàn)了很強(qiáng)的主觀(guān)性。Chokoshvili等[11]選取了16個(gè)ECS產(chǎn)品進(jìn)行多方位比較，發(fā)現(xiàn)：①這些基因包所涵蓋的病種數(shù)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(cè)方對(duì)其報(bào)告解讀的策略也存在差異；③有不少基因包納入了遲發(fā)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(yīng)的，看似相似的兩個(gè)基因包，也存在著對(duì)各個(gè)疾病具體所報(bào)告突變位點(diǎn)不盡相同的問(wèn)題。Beauchamp等[22]報(bào)道的基因包設(shè)計(jì)方法以大樣本數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，研究設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)，值得效仿。從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，最好由相關(guān)協(xié)會(huì)和專(zhuān)家經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇髽颖緮?shù)據(jù)積累、調(diào)研和討論，擬定通用型的ECS病種基本框架，以在一定的時(shí)間內(nèi)供各檢測(cè)方設(shè)計(jì)作為參考。

3.2 選擇合適的檢測(cè)方法

同時(shí)進(jìn)行上百種疾病的篩查，對(duì)于方法的選擇和設(shè)計(jì)是一個(gè)挑戰(zhàn)。有些疾病的突變分布于整個(gè)基因序列，有些則有著熱點(diǎn)突變；有些疾病的突變以點(diǎn)突變?yōu)橹鳎行﹨s以小片段缺失為主。無(wú)論使用何種方法，都需要明確該方法對(duì)其涵蓋疾病的檢出率、靈敏度和特異度，從而可以計(jì)算出進(jìn)行篩查后患該疾病的殘余風(fēng)險(xiǎn)[residual risk=患病率×(1-檢出率)]，以滿(mǎn)足咨詢(xún)的需求[23]。理想的篩查方法應(yīng)當(dāng)具備經(jīng)濟(jì)、靈敏度高、高通量等特點(diǎn)。

目前，基于二代測(cè)序技術(shù)( NGS)的目標(biāo)序列捕獲分析是ECS產(chǎn)品中主要的方法[10,24]，但也有少數(shù)機(jī)構(gòu)使用微陣列芯片(array-based)的方法；還有的機(jī)構(gòu)在捕獲測(cè)序的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的優(yōu)化，或使用real-time PCR或mlPA的方法加以補(bǔ)充，從而覆蓋更多類(lèi)型的突變。這些方案各有其優(yōu)勢(shì)和局限。

3.3 篩查的時(shí)間點(diǎn)和策略

孕前是公認(rèn)進(jìn)行ECS篩查較理想的時(shí)間點(diǎn)[18-20,25]。因?yàn)?，在孕前進(jìn)行篩查，對(duì)確定為陽(yáng)性的受試者可提供的生育選項(xiàng)最為靈活，做準(zhǔn)備的時(shí)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(kāi)展，檢測(cè)本身未必有獲益，但一定會(huì)給孕婦帶來(lái)傷害。現(xiàn)階段，孕前ECS篩查的可行性較差，因?yàn)槌怯羞^(guò)不良孕產(chǎn)史者或接觸過(guò)一定的遺傳病知識(shí)，普通人群對(duì)于遺傳病篩查的接受程度并不高。早孕期ECS篩查對(duì)于醫(yī)療機(jī)構(gòu)而言后續(xù)的遺傳咨詢(xún)和產(chǎn)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(shí)進(jìn)行篩查，這個(gè)選項(xiàng)也面臨著時(shí)效性、衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)等諸多因素的爭(zhēng)論[26]，并沒(méi)有孰優(yōu)孰劣的共識(shí)?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)于篩查的時(shí)間和策略，需要醫(yī)療機(jī)構(gòu)通過(guò)綜合考量各方面因素后得出最適宜的方案。

3.4 檢測(cè)前(后)的咨詢(xún)服務(wù)

對(duì)受試者進(jìn)行ECS檢測(cè)前的遺傳知識(shí)教育，以及檢測(cè)后詳盡的遺傳咨詢(xún)極為重要。研究顯示，遺傳學(xué)知識(shí)的充分程度和受試者的焦慮心理呈負(fù)相關(guān)[27]，所以要讓受試者充分了解檢測(cè)項(xiàng)目的內(nèi)容、獲益和風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)勢(shì)與局限等。對(duì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)而言，客觀(guān)充分的告知，不僅是義務(wù)和責(zé)任，也能最大程度的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。ACMG在指南中指出，檢測(cè)后的咨詢(xún)至少應(yīng)當(dāng)包括：對(duì)于檢出突變的解釋?zhuān)嚓P(guān)疾病的詳情，受試者及其親屬的患病風(fēng)險(xiǎn)，可能需要的生育選擇[17]。

在我國(guó)，當(dāng)前遺傳咨詢(xún)的發(fā)展還難以滿(mǎn)足臨床的廣泛需求，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)培訓(xùn)的、有足夠經(jīng)驗(yàn)的遺傳咨詢(xún)師很少。另外，雖然我國(guó)是世界人口第一大國(guó)，但針對(duì)華人人群的開(kāi)放性基因組數(shù)據(jù)庫(kù)卻寥寥無(wú)幾，而基于現(xiàn)有公共數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的ECS產(chǎn)品可能無(wú)法有效篩檢華人群體的高發(fā)突變[24]。在致病變異數(shù)據(jù)庫(kù)缺乏情況下，檢出率和參與風(fēng)險(xiǎn)未必能很好評(píng)估，少數(shù)的嵌合體情形也需在篩查工作中注意。有共識(shí)提出，應(yīng)做好婦女婚檢與孕前優(yōu)生遺傳知識(shí)的科普教育，以及不斷積累基礎(chǔ)研究成果，降低篩查產(chǎn)品的成本，從而逐步開(kāi)展ECS工作[22]。

3.5 陽(yáng)性受試者的管理

在不同文化和政策背景下，對(duì)于陽(yáng)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(yī)療機(jī)構(gòu)所提供的建議應(yīng)遵循不傷害原則和自主選擇原則[17]。多數(shù)情況下陽(yáng)性夫妻可選擇的生育選項(xiàng)有：①針對(duì)該疾病的產(chǎn)前診斷；②植入前遺傳學(xué)診斷(PGD)等。對(duì)于第一種選擇，基于ECS結(jié)果實(shí)施無(wú)先證者的產(chǎn)前診斷本身就是對(duì)傳統(tǒng)理念的一個(gè)挑戰(zhàn)，可能引起行業(yè)的爭(zhēng)議。對(duì)于第二種選擇，目前我國(guó)已有基于ECS加PGD的成功案例[28]，但這種方案受限于醫(yī)療機(jī)構(gòu)的水平，很難廣泛推廣。此外，有文獻(xiàn)指出也可采用第三方捐贈(zèng)配子的方法，并需對(duì)捐贈(zèng)者同樣進(jìn)行篩查[18]，此方法在我國(guó)尚存在政策法規(guī)的缺失和倫理學(xué)爭(zhēng)議。另外，醫(yī)療機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)設(shè)立備案，酌情考慮是否需要引入對(duì)陽(yáng)性受試者的心理評(píng)估和心理疏導(dǎo)。

3.6 其它問(wèn)題

在實(shí)施ECS及其后續(xù)的產(chǎn)前診斷等處理過(guò)程中，可能會(huì)有一些意外發(fā)現(xiàn)，例如：發(fā)現(xiàn)胎兒有新發(fā)突變；發(fā)現(xiàn)胎兒在該致病基因有臨床意義未明的變異；發(fā)現(xiàn)丈夫并非是胎兒的生物學(xué)父親，等等。這些問(wèn)題不僅是技術(shù)性問(wèn)題，也是倫理學(xué)問(wèn)題，要求提供ECS的醫(yī)療機(jī)構(gòu)要有切實(shí)可行的預(yù)案。

ECS與“消費(fèi)級(jí)基因檢測(cè)”有明確的不同，不可混淆，因?yàn)楹笳卟⒎轻t(yī)事服務(wù)行為，無(wú)醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)療人員的參與。另外，應(yīng)當(dāng)促進(jìn)與ECS相關(guān)的法律、保險(xiǎn)配套盡快制定，滿(mǎn)足其發(fā)展需求。

4 擴(kuò)展性攜帶者篩查的未來(lái)展望

目前，單病種和小型panel(以種族或地域?yàn)榛A(chǔ))的篩查仍在遺傳病攜帶者篩查中占據(jù)較大比重。而經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，ECS已經(jīng)不存在太大的技術(shù)性難題。隨著其檢測(cè)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本的進(jìn)一步降低，以及社會(huì)認(rèn)知水平的提高，ECS會(huì)在很大程度上取代上述這類(lèi)篩查。在我國(guó)，第三方檢測(cè)技術(shù)與歐美差距不大，但國(guó)內(nèi)相應(yīng)的基礎(chǔ)性研究工作、遺傳咨詢(xún)水平、生殖服務(wù)水平以及民眾的認(rèn)知水平卻相對(duì)落后，阻礙了ECS的推廣。只有做好生殖健康領(lǐng)域多專(zhuān)業(yè)的全面建設(shè)和科普工作，才能更好地利用這一項(xiàng)目為廣大民眾服務(wù)。

單基因遺傳病大多數(shù)是罕見(jiàn)病，但我國(guó)的人口基數(shù)大，“任何的罕見(jiàn)病在中國(guó)都不罕見(jiàn)”。為進(jìn)一步服務(wù)“健康中國(guó)”的發(fā)展戰(zhàn)略，降低出生缺陷率，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步積累致病基因和突變的研究基礎(chǔ)，提升遺傳咨詢(xún)專(zhuān)業(yè)水平，從而研發(fā)、推廣符合本國(guó)國(guó)情的ECS項(xiàng)目。