单基因病的携带者筛查

蒋宇林 庄彩霞 刘俊涛

(中国医学科学院北京协和医院 妇产科产科中心，北京 100005)

常染色体隐性和X连锁隐性遗传疾病是导致出生缺陷、影响人口素质的重要原因。根据美国国家人类基因组研究所的临床基因组数据库(clinical genomic database,CGD)，约有1875种已知蛋白质编码基因与隐性遗传病相关[1]，相关疾病负担较重。单基因病携带者筛查目的就是判别出有机会生育隐性遗传病患儿风险的夫妻(即高风险夫妻)，为其提供规避生育风险的遗传咨询和措施选择。为控制出生缺陷的一级预防措施之一。

1 单基因病携带者筛查的发展与现状

1966年George Stamatoyannopoulos在希腊某地特定人群中对镰状细胞病(OMIM #603903)的携带者筛查是首次报道的携带者筛查先驱项目。最初的携带者筛查是基于某疾病发病率较高的种族或家族群体进行的，如德系犹太人群的家族黑蒙性白痴(Tay-Sachs病，OMIM #272800)的筛查、地中海人群的β地中海贫血(OMIM #613985)的筛查等。自1989年囊性纤维化(cystic fibrosis, CF; OMIM #219700)的致病基因可检测开始[2]，并逐渐由行业协会提出共识，应针对白种人群所有个体在孕前或产前进行CF的携带者筛查[3]。随后发布的数个专业指南支持泛族裔的CF携带者筛查[4-6]。推动泛族裔携带者筛查的部分原因是由于个体明确自身单一种族困难。近年来，泛族裔筛查目标疾病也推荐用于血红蛋白病、脊髓性肌营养不良、脆性X综合征等[8]。二代测序技术的发展成为了携带者筛查扩展至同时检测多种疾病的推动力，它技术上允许携带者筛查包(carrier screen panel)中包括数百种疾病[7,8]，即为扩展性携带者筛查(expanded carrier screening, ECS)。在过去的50余年，隐性遗传病致病基因变异的携带者筛查技术经过不断改进和发展。基于低成本分子技术如全外显子组和全基因组测序技术的开发、千人基因组数据库的形成以及新的致病基因变异的发现等进展，为成功筛查出不同种族人群中已知隐性致病基因携带者奠定了技术基础。

随着严重疾病相关基因变异的发现，这种ECS的筛查包所包含的疾病及其致病基因数量会继续增加。多个研究团队报道的多项相关研究中筛查包所包含的疾病数量从41～1556种，多数在100～300种疾病[8]。一部分携带者筛查通过医生提供，而商业实验室也直接面向大众营销，接受携带者筛查者数量的数据尚无公开报道，2015年Lazarin和Haque[9]预估美国每年400万妊娠中超过20万人接受ECS。临床医师对ECS观点的调查研究表明其临床医疗经验是有限的。2012年Lazarin等人[10]对美国和加拿大的337名遗传咨询师进行了调查，发现普遍支持扩展性携带者筛查，但大多数人尚未提供过临床筛查。同年，对美国222名产科医生进行调查，了解他们应用ECS情况[11]，大约40%的产科医生认为ECS应限制应用于高风险人群，而15%的产科医生会向所有孕妇提供，约一半孕妇会接受ECS。过去几年ECS变得越来越普遍，目前对其认知程度需要更多的研究数据来明确支持临床的需求，包括专业再教育以提升对检测结果的解读与咨询能力等。

2 扩展性携带者筛查的疾病选择

遗传和生殖医学专业协会发布关于ECS应用的指南文件[6]，涉及3个主要考虑因素，包括筛查的目标人群、筛查的首选时间以及筛查疾病的纳入标准。

ECS可提供给所有产前或孕前的个体或夫妻，而非所有个体。考虑到仅少数夫妻是相同隐性疾病的携带者，检测面向夫妻可提供最大的临床效用和公共卫生效益，减少社会资源浪费。面向夫妻共同咨询可确保夫妻共同决定且就ECS达成一致，并仍可对家庭成员进行级联相关筛查，减少具有已知家族风险个体的不确定性和焦虑。在荷兰的育龄夫妻调查中发现70%的人支持仅对夫妻提供ECS[12]，在接受检测的女性携带者中约30%的男性伴侣拒绝进行检测[13]，约6%的女性由于夫妻意见不一致拒绝ECS[14]。Holtkamp等人[15]对荷兰犹太人群调查发现46%的人倾向于只被告知夫妻共同携带的结果，39%的人倾向于被告知所有检测结果。对于筛查的首选时间，普遍认为孕前是理想时机，但与在孕期进行筛查相比，许多个体在孕前对ECS或许缺乏基本的兴趣[16]。

ECS的筛查包应包含的疾病需要有明确的诊疗标准，但目前并无国际统一的共识文件。各专业协会的指南文件因考虑的因素不同而推荐纳入筛查疾病各不相同。专业学会普遍认为ECS纳入筛查的疾病应该关注儿童期发病且对其生活质量产生重大影响的疾病[17]。除了发病时期和临床影响外，还考虑致病基因频率和临床表型的外显、基因型与表型相关性，以及是否有有效的临床干预。对于隐性遗传病临床影响评估尚缺乏共识和国际建议。Lazarin等[18]学者认为疾病的严重程度可以作为评估临床影响的一个很好标准。研究中隐性遗传病的严重程度评估并分类考虑了疾病发病率、出生48小时内的临床症状和体征、疾病负担(疾病的流行病学负荷和经济负担)、早期干预的收益、早期诊断和治疗降低死亡率、检测敏感性、治疗纯合表型的可能性。将β地中海贫血、镰状细胞性贫血、CF、脆性X综合征(OMIM#300624)、Wilson病(OMIM#277900)等归类为严重疾病。GJB2相关的非综合征性听力丧失(OMIM#220290)等归属为中等较温和的疾病。Holtkamp等[15]学者研究报道，有43%的人倾向于自己决定纳入检测的疾病，而将隐性遗传病临床影响评估分类可以简化决策过程，可最大限度地降低同意筛查多种不同影响的疾病的复杂性[19]。随着分子检测技术发展，疾病新的致病基因变异不断被发现，纳入筛查疾病及其致病基因变异种类列表应定期修订。但筛查疾病及其致病基因变异种类增多不仅会增加检测后咨询成本，还会增加罕见疾病检测后残余风险的不确定性，并且还可能加重个体心理负担；同时增加了检测到变异的致病性解读和检测结果告知与临床遗传咨询的困难。

3 国内单基因病携带者筛查

现阶段国内携带者筛查工作主要集中在单种疾病的携带者筛查阶段，最常见的为地中海贫血。众所周知，地中海贫血在我国的高发地区主要分布于长江以南的各省区，对地中海贫血的预防是降低高发区患儿出生率的需求。早在20世纪70年代末国外地中海贫血高发地区通过实施人群筛查预防地中海贫血，一直持续至今，效果显著。我国从20世纪80年代对国内地中海贫血的流行病学调查开始至20世纪90年代针对南方高发区β地中海贫血孕前人群进行携带者筛查，实施有针对性产前诊断来降低患儿出生率[20]。徐湘民[21]教授团队在1993年开始进行了持续11年的β地中海贫血筛查基础上的产前诊断，在接受产前检查的对象中避免了β重型地贫患儿的出生。在此之前，国内地中海贫血的产前诊断主要是针对有先证者家庭进行的。除此之外，与以往基于血红蛋白的地贫筛查不同，这是国内首次报道基于地中海贫血致病基因携带者筛查后的产前诊断，随后徐教授发布地中海贫血预防控制操作指南[22]。地中海贫血防控策略针对目标人群为所有育龄期人群，包括孕前或孕早期夫妻等。随着分子技术的发展，地中海贫血的致病基因检出技术已相对成熟，具备开展基本群体筛查的技术能力[23,24]。我国在广东、广西等南方高发地区构建了相对完善的地中海贫血筛查体系，开展从婚检、孕前检查至产前筛查、诊断的一系列策略，有效避免了重型患儿出生。但国内仍有云南、贵州等省份因经费及防控意识不足，地中海贫血筛查体系不够完善[25]。虽然基于医疗机构为中心的地中海贫血防控已有成效，但国内大众筛查的力度不足。在宣教力度弱的基层及贫困地区，尤其强制性婚前检查取消，防控意识薄弱更是加重了部分地区地中海贫血筛查的落后程度。另外，实验室条件不足也限制了完善的筛查体系的建立。同时，北方地区也存在少数地中海贫血散发个体，社会人群的迁移可能是部分原因，地中海贫血的筛查并非北方人群的常规筛查。我国对地中海贫血筛查防控重视不断增加，但防控尚不够完善，部分地区地中海贫血防控仍相对落后。目前筛查经验作为我国高发地区群体筛查模式的基础，可为未来其他单基因病携带者筛查的研究提供借鉴经验。

国内的ECS目前研究数据及经验均不足，由于隐性单基因病的发病及携带率因不同地域或种族而存在不同程度的差异，国外的研究数据和经验并不一定适用于我国。基于借鉴国外的成功经验，我国需要积累自身的基础数据及经验。

4 单基因病携带者筛查的挑战和机遇

ECS不仅仅是技术问题，涉及社会发展、人文、伦理和法律等方方面面，将继续迎来新的挑战和机遇。基于大众对ECS做出有价值知情决策的必要先决条件是提供准确相关信息并鼓励大众自主选择。而对大众人群来说选择筛查疾病种类的最直接、关键影响因素在于疾病严重程度。建立一个国际委员会来对隐性遗传疾病的严重程度分类，委员会需要包括伦理学家、遗传专家并与患者组织合作；应建立表型严重程度及其进展的标准，制定标准化分类共识标准。考虑到新治疗方法的不断开发可能改变疾病的发展进程，疾病分类标准需要被定期修订。委员会的建立也可一定程度地解决检出变异解读和遗传咨询的挑战；另外鼓励构建自动化的变异解读方法，及基于医疗现状及目标人群认知水平等制定检测结果报告及结果告知规范；对于遗传咨询规范的建立可减少遗传咨询时间，减少医患沟通困难。目前存在的相关研究数据和发布的指南文件绝大多数是欧美人群，且为社会经济地位高、可获得高质量医疗服务的人群，这些数据并未完全体现大众人群，需要进一步广泛调查研究数据的积累。

基于医疗保健资源有限，ECS可能并不是医疗保健系统的优先项目。医疗优先选择的应是针对基于已知疾病的高风险人群。ECS应该作为一个自主选择的项目，故而其不仅基于对特定疾病的发生率和治疗成本的影响，还有对自主生殖选择能力的衡量。提高自主生殖选择和自愿选择ECS并不适合广泛临床效应和医疗必要的传统形式[26]。目前，ECS受益人群仅小部分，卫生医疗系统优先考虑的应该是会使更多人受益的项目[27]。另外，ECS的提供可以满足部分人的好奇心，还可帮助夫妻为某些患病儿出生做好充分准备。而这些并不是支持ECS临床实用性和医疗必要性的充分理由。ECS并非作为避免患儿出生的工具，而是强调自主生殖选择的价值，但目前并不能避免其沦为变相胎儿选择的工具。通过医疗体系提供的项目需要确保大众人群均可获得的公平性。

ECS在提供更公平的携带者筛查、最大限度地自主生殖选择、提高检测效率和成本效益方面具有很好的前景，同时也存在着挑战。大众人群对隐性遗传病缺乏认知和理解，对ECS实施的意义和效益理解有限。国内目前严重缺乏遗传咨询人员，对于检测结果的咨询能力和进一步诊断能力也严重不足。囿于社会发展阶段、个人支付能力、受教育程度、法律、伦理以及宗教信仰等问题，目前在我国临床开展ECS尚不具备必要的条件。

经过50余年的发展，尤其是新技术的不断引进，携带者筛查转变为泛族裔、多种疾病联合筛查将成为一种趋势并有其潜在的益处。我们需要大力加强遗传咨询人员的队伍建设，提高诊断和咨询能力，同时着手制定适用于我国的携带者筛查的目标疾病目录，迎接携带者筛查新的挑战和发展。