新闻中心

NEWS

新生儿遗传代谢病检测“筛诊一体”:守护天使

孩子呱呱坠地,发出响亮的啼哭本是一个家庭最为幸福的时刻。然而,对于孩子出生缺陷的家庭来说,这一刻却往往变成了噩梦的开始。出生缺陷,不仅会增加家庭负担,也会增添社会负担,更重要的是对于孩子自己而言,未来的生活也势必面临许多痛苦。


我国出生缺陷防治的现状

根据《中国出生缺陷防治报告2012》报告,目前我们出生缺陷发生率在5.6%左右,每年新增出生缺陷数约为90万例[1]。导致出生缺陷的原因有很多,环境、食品污染,辐射、产妇高龄、不良生活习惯和嗜好等。但受益于现代医学的发达,通过加强预防和产前检查,能有效防止或大大减少畸胎的出现。可许多孕产妇特别是高龄孕产妇因为缺乏相关知识,对出生缺陷防治重视不够。有些存在侥幸心理,经产前筛查阳性但放弃进一步产前诊断,直到生出缺陷儿后才追悔莫及。还有一些明知可能有发生畸胎的风险,可由于家庭贫困而放弃产前检查,从而错失了早期干预的机会。


 


 

我国政府对出生缺陷防控十分重视,在2005年将每年的912日定为中国出生缺陷防控日,相关法律及防治体系也在逐步完善。其中出生缺陷防控三级预防体系起到关键作用。通过婚检、孕前医学检查,及时增补叶酸等加强孕前预防;通过孕期产前筛查和产前诊断及时发现和干预;通过加强新生儿疾病筛查、出生缺陷儿救治与康复及时救助的三级预防措施是目前减少出生缺陷发生的最为有效的办法。




每个孩子来到这个世界,都应该给他(她)一次特殊检查的机会

新生儿疾病筛查作为出生缺陷防控最为重要的三级预防手段,通过为每个出生的宝宝采集一滴血,采用先进的实验技术检测发现某些危害严重的先天性遗传代谢性疾病,从而早期诊断、早期治疗,避免宝宝因脑、肝、肾等损害导致智力、体力发育障碍,甚至死亡。




先天性遗传代谢病(Inherited Metabolic DisordersIMD)是指有异常生化指标代谢标志物的一类疾病,由于基因突变引起酶缺陷、细胞膜功能异常或受体缺陷,从而导致机体生化代谢紊乱,造成中间或旁路代谢产物蓄积、或终末代谢产物缺乏,引起一系列临床症状[2]


 



新生儿疾病筛查面临的挑战

遗传代谢病种类繁多,可达千余种,如今可知的有600多种,常见的就有30多种,而目前国内大多机构所开展的新生儿筛查仅涉及其中的23[3]。虽然遗传代谢病单病种发生率低,但其总体发病率高[4],有报道称遗传代谢病总体发生率在1:2000左右[5],因此仅针对几种疾病开展常规筛查远远不能满足临床需求。其次,遗传代谢病的临床表现复杂多样,轻重不一,任何器官都可能受累。因为缺乏特意的临床表现,所以给诊断带来了一定的难度。同时该类疾病多为单基因遗传病,一部分病因由基因遗传导致,还有一部分是后天基因突变造成,发病期不仅仅是新生儿,也可以是幼儿期、儿童期,有的甚至在成年以后才会发病,覆盖全年龄阶段。且大多数在早期没有任何临床症状,所以往往会被家长和医生忽视,因此遗传代谢病急需要在早期采用特殊有效的生化检测手段将其发现,进行早期干预。




串联质谱技术进行新生儿疾病筛查的优势

串联质谱筛查是通过检测异常生化代谢途径中产生的异常蓄积物、产物以及旁路途径产生的异常代谢产物的浓度,来分析和推测获得某种遗传代谢病的可能。其作为一种高效的分析技术,具有快速、灵敏和选择性强、性价比高等特点。通过串联质谱技术,只需要一滴血就可以同时对新生儿滤纸干血片中的40多种小分子物质进行定量检测,打破了传统一次实验检测一种疾病的模式,一次实验可同时筛查出包括氨基酸代谢病、有机酸代谢病、脂肪酸氧化缺陷在内的40多种遗传代谢病,大大扩展了筛查的疾病谱,提高了筛查效率,是更优质、更有效的筛查方法。美国是最早开展串联质谱技术的国家,随后英国、德国、澳大利亚、日本等国也将串联质谱技术纳入新生儿疾病筛查。在我国,许多新筛中心也将传统新筛方法与串联质谱方法做了比较,发现在筛查苯丙酮尿症(PKU)患儿方面,串联质谱技术有着更为优越的敏感性[6,7]



串联质谱筛查面临的挑战

串联质谱技术敏感性强、针对性强,解决了儿科、内分泌科遇到的许多疑难杂症,降低了漏诊率和误诊率,使患儿在造成不可逆损伤前就及时得到干预和治疗,提高了新生儿疾病筛查工作的效率。但是其作为新兴技术的同时也面临着巨大挑战。首先,不同于传统新筛实验一次检测一个指标的模式,串联质谱技术一次可检测多个指标,结果较复杂。不同的指标、指标间的比值、指标间组合提示着不同的疾病,给临床医生的判读带来了困难。其次,由于遗传代谢病的地区化差异明显,需要根据本地区的情况来设定参考区间和判读规则,如何降低检测的假阳性率和假阴性率,需要研究者不断去累积数据分析和总结经验[8]。第三,由于高危因素的存在,如早产、低体重、黄疸、颅内出血、新生儿肺炎等,往往造成体内代谢水平的异常,导致多种氨基酸显著高于或低于正常新生儿,干扰报告结果的判读。故对于首次结果判读为阳性的样本,必须进行原血片复查。原血片复查后结果判读仍为阳性者,必须将该新生儿召回复查,若召回复查结果和第一次结果符合或者异常指标继续升高,应根据具体指标决定后面采取相应的鉴别诊断方法。第四,串联质谱作为筛查技术,只是推测存在某种遗传代谢的可能,方法学上仍旧存在一定的假阳性和假阴性,不能对疾病做到最终的诊断。串联质谱筛查仍需联合测序技术发现致病基因的突变位点,并通过父母验证才能最终确定是否存在致病性。





串联质谱联合基因测序技术实现“筛诊一体”全面化

串联质谱筛查作为高通量检测技术,虽然有着高效、灵敏等优势,但它只适合大样本的快速筛查,并不是最终的诊断技术。由于新生儿遗传代谢病大部分是单基因病,因此可通过基因测定明确患儿致病位点及遗传特征。

将串联质谱与基因测序两种检测技术联合,可帮助新筛疑似阳性患儿尽快对疾病进行确诊。2017年,华大基因在《小儿内分泌与代谢》杂志上发表了《应用靶向基因高通量测序技术诊断基于串联质谱筛查的干血片疑似样本的可行性研究》,详细描述了筛诊一体能够有效简化和缩短疑似阳性患儿的确诊流程[9]。遗传学医生可通过基因诊断报告结合遗传学规律对患者亲属进行遗传学咨询和告知,指导优生优育,从源头上减少遗传代谢病的发生,真正做到对新生儿遗传代谢病的早发现、早诊断、早治疗,避免或减轻儿童致残,减少社会经济负担。




“筛诊一体”在PKU防治的应用

苯丙酮尿症(简称PKU)是一种氨基酸代谢异常的罕见遗传病。主要由于体内苯丙氨酸氢化酶(PAH基因编码)的活性降低或者丧失从而导致苯丙氨酸不能有效的转化为酪氨酸参与生物代谢,体内大量的苯丙氨酸蓄积形成高苯丙氨酸血症(HPA),过量的苯丙氨酸及其代谢物苯丙酮酸、苯乙酸、苯乳酸随尿液排出故称为苯丙酮尿症。





PKU遵循常染色体隐性遗传模式,只有父母双方都携带缺陷基因并传递给孩子时,孩子才会遗传到PKU。如果父母一方为携带者,即携带导致PKU的缺陷基因但并不患病,那么孩子没有遗传患病的风险,但可能同样是携带者。大多数情况下,PKU患儿的父母双方均为缺陷基因携带者,只是并不知情。




因此对于PKU的诊断,基因检测可作为PKU的首选确诊方法, 因为PAH基因的任何一种突变都有可能导致PAH结构的改变,从而导致苯丙氨酸氢化酶(Phe)活性的改变,影响苯丙氨酸的代谢过程。当患儿因新生儿筛查或临床症状被怀疑为PKU时,可通过PAH基因序列分析,观察其是否存在突变,早期治疗有利于防止神经系统的损伤,以减轻患儿的病情。

当然对于有PKU风险的家庭,也可在生育前进行检测,通过无创方法对有PKU生育风险的孕妇进行产前诊断,通过采集孕妇血液,获得并检测胎儿的DNA,父母可以决定是否生育PKU患儿。避免因为PKU患儿的长期治疗,给家庭和社会带来沉重的经济负担及精神压力。





对于PKU的治疗,如果新生儿被确诊为PKU需要在饮食上严格控制,严格避免大量蛋白质的摄入,终生服用PKU配方,即一种特殊的营养补充剂,以确保获得足够的必需蛋白质(不含苯丙氨酸)和营养摄入。



当然,单靠饮食控制终究不是长久之计,患者的依从性会变差,幸福感也会慢慢缺失。幸运的是,目前针对PKU成人患者的基因疗法(HMI-102)也被FDA授予快速通道认定资格,通过将PAH基因的功能拷贝递送到缺失或存在突变的患者体内,使Phe代谢通路恢复正常,血液内苯丙氨酸水平正常化而达到治疗的目的。




未来,随着科技的不断进步和成熟,我们希望越来越多先进的基因检测和基因治疗技术能造福更多的出生缺陷家庭,改写命运,守护每一个“天使宝宝”。

 

 

参考文献:

  1. 中华人民共和国卫生部. 中国出生缺陷防治报告(2012, 2012.

  2. Saudubray JM, Nassogne MC, de Lonlay P, et al. Clinical approach to inherited metabolic disorders in neonates: an overview. Semin Neonatol[J]. 2002, 7(1): 3-15.

  3. 赵正言. 新生儿疾病筛查在我国的发展[J]. 中国儿童保健杂志, 2011,19(2): 97-98.

  4. Champion MP. An approach to the diagnosis of inherited metabolic disease[J]. Arch DisChild Educ Pract Ed, 2010, 95(2): 40-46.

  5. 叶军. 新生儿遗传代谢病筛查发展及诊治规范[J]. 中国计划生育和妇产科, 2016, 8(1): 6-12.

  6. 林飞, 周林, 罗静思, . 比较两种方法在新生儿苯丙酮尿症筛查中的应用[J]。 中国优生与遗传杂志, 2013, 21(11): 69-70.

  7. 韩连书, 高晓岚, 潘骏, 等。串联质谱技术对苯丙酮尿症杂合子的检测[J]。 中华内分泌代谢杂志, 2005, 21(4): 377-379.

  8. 杨宇奇. 串联质谱联合高通量测序技术筛查诊断新生儿遗传代谢病. 2017.

  9. Qian J, Wang X, Liu J, et al. Applying targeted next generation sequencing to dried blood spot specimens from suspicious cases identified by tandem mass spectrometry-based newborn screening. J Pediatr Endocrinol Metab, 2017,30(9): 979-988.

 





*

*

*