作者：庄彩霞，蒋宇林，刘俊涛，中国医学科学院，北京协和医学院，北京协和医院

　　　　
出生缺陷是影响人口素质的全球性问题，而单 基因病是导致出生缺陷的一个重要原因。单基因病 遵循孟德尔遗传定律，隐性遗传病的携带者无症状 却可生育患病后代。对于严重遗传病的携带者筛查 可显著降低该严重疾病患儿的流行率。本文对单基 因病携带者筛查的历史和现状以及未来研究方向进 行了阐述。

一、单基因病与携带者筛查

单基因遗传病是儿童畸形和残疾的主要原因之 一，种类繁多。据流行病学统计，全球范围内单基因 遗传疾病影响１％活产儿，占婴儿死亡率的１０％以 及儿科住院率的２０％［ １］。多数遗传性疾病没有有 效的治疗方法，具有终生性治疗的特点。针对致病基因的生物技术（如转基因、 ＲＮＡ 干扰、基因组编 辑）已经成功应用于一些遗传性疾病治疗［ ２］。但生 物技术的安全性亟待确认，且其治疗费用高造成沉 重的精神和经济负担。携带有隐性致病基因突变的 人，被称为“携带者”。国外一研究结果显示无表型 人群中人均携带有２．８个致病突变（ ０～７个） ［ ３］。 美国的一项涵盖上百种基因病检测的研究［ ４］，研 究结果表明受试者中２４％至少有１种突变， ５．２％ 受试者是多种疾病的携带者， ５．４‰的夫妻携带同一致病突变。理想情况下，在孕前明确准父母的 携带状态，进行充分咨询后，夫妻作出生育自主选 择。携带者夫妻可选择辅助生育，如胚胎植入前 遗传学诊断，或产前诊断以避免严重遗传病患儿 出生［ ５］；或可以为患儿的出生进行充分准备，极早 进行干预［ ６］。

二、携带者筛查的发展史

单基因病的筛查开始于１９６３年对新生儿进行 的苯丙酮尿症筛查。新生儿筛查的最主要目的是确 定新生儿期潜在致死或致残的疾病，或通过早期干 预显著改善患儿生活质量和预后。但分娩后的筛查 检测可能耽误部分需要尽早干预的新生儿代谢性疾 病的治疗。自上世纪七八十年代，单基因遗传病携 带者筛查的开展使得对某些单基因病的干预时机 前移。 最初的筛查工作开展是以种族为基础进行的， ２０世纪７０年代开展了 Ｔａｙ －Ｓａｃｈｓ病的携带者筛 查［ ７］。携带者筛查的应用使 Ｔａｙ －Ｓａｃｈｓ病在德系犹 太人群中的发病率减少超过９０％［ ８］，明确表明了携 带者筛查对降低出生缺陷的重要意义。２００４年，美 国妇产医师协会（ ＡＣＯＧ）发表声明，推荐在德系犹 太人后裔中进行包括 Ｔａｙ －Ｓａｃｈｓ病、Ｃａｎａｖａｎ病、囊 性纤维化（ ＣＦ）等四种特定疾病的携带者筛查［ ９］。 ２０世纪９０年代末和２１世纪初，发表了关于 ＣＦ的 携带者筛查的建议。美国国立卫生研究院于１９９７ 年发表首次声明，建议对有 ＣＦ家族史的人以及妊 娠期夫妻进行携带者筛查［ １０］。２００１年美国医学遗 传基因组学会（ ＡＣＭＧ）和 ＡＣＯＧ发表了指南（ ２０１３ 年重申），建议对北欧和德系犹太人后裔进行ＣＦ的 筛查［ １１］。 传统携带者筛查侧重于特定种族的特定高发疾 病；而随着基因技术的发展，检测成本降低，涵盖数 种至百种疾病的携带者筛查ｐａｎｅｌ得到了更广泛的 应用。２００９年开始，携带者筛查从基于种族的单个 疾病筛查发展到在商业化实验室进行的无论种族的 百种疾病同时筛查［ １２］，这种基于ｐａｎｅｌ的多种疾病 同时筛查的泛族裔筛查称为扩展型携带者筛查 （Ｅｘｐａｎｄｅｄ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ，ＥＣＳ）。２０１１ 年 ＡＣＯＧ指南（ ２０１７年更新），推荐携带者筛查应用于 育龄期人群，不局限于种族背景［ １３］。在过去几年， 提供ＥＣＳ的实验室数量和包含在ｐａｎｅｌ中疾病数 量持续增加。Ｌａｚａｒｉｎ等［ ４］已报道，来自美国的一项 关于携带者筛查的研究应用的ｐａｎｅｌ可同时检测４００多种致病突变，其涵盖了１０８种单基因遗传病。 随着分子遗传技术的发展进步，尤其是基于ｐａｎｅｌ 检测和高通量测序的发展， ＥＣＳ应用的疾病种类已 达到五百余种［ １４］，检测费用随着技术发展而下降。 在欧洲， ＥＣＳ的应用推广相对较慢，筛查的应用主 要局限于疾病高发的特定种族人群和接受人工辅助 生殖者［ １５ －１６］。而最近研究表明，欧洲普通人群对 ＥＣＳ的应用感兴趣［ １７ －１８］，并且不久的将来许多欧洲 国家对ＥＣＳ的需求和接受度可能会增加。目前，在 美国进行ＥＣＳ检测的人数每年达２０万［ １９］， ＥＣＳ的 应用越来越受欢迎。

三、携带者筛查的现状

传统的携带者筛查是基于特定的单基因遗传病 家族史或基于种族背景下携带频率较高的特定疾病 的筛查。在历史发展和社会变革中，基于社会结构 的改变、社会人口流动、种族间通婚、收养及未知种 族或种族背景复杂等变化，正确评估和确定个体的 种族变得越来越困难。ＡＣＯＧ 和 ＡＣＭＧ 推荐，以 种族为基础的单病种携带者筛查模式需向泛族裔的 多种疾病联合筛查（即扩展性携带者筛查， ＥＣＳ）模 式转化。 国外权威学术机构相继发布关于ＥＣＳ的临床 应用指南规范。２０１５年，美国遗传和生殖健康组织 推荐ＥＣＳ只应用于早发的严重影响健康的致残、致 死的疾病，不推荐应用于成年期发病或外显率低、表 达异质性高的疾病［ ２０］。越来越多疾病的遗传和表 型关联性认知度的增加使得更多的单基因遗传病被 纳入到ＥＣＳ的范畴内。二代测序（ＮＧＳ）等分子技 术的发展改变着临床基因检测的格局， ＥＣＳ检测越 全面，假阴性率越低，但会导致检测的假阳性率增 加。由于某些变异基因临床意义不明确，建议携带 者筛查应限用于目前已知基因型－表型关联明确的 突变基因；在临床应用中， ＥＣＳ的芯片发展需要有 明确的医疗标准，而不应包括技术能检测的所有疾 病［ ２０ －２２］。２０１７年，ＡＣＯＧ行业指南推荐每一名孕妇 都应被告知携带者筛查的实施［ １３，２３］。携带者筛查 模式同时需保持对于普通大众群体筛查检测的适用 性，需要具有良好的成本－效益。随着分子技术的进 步降低了携带者筛查的成本，使得多种疾病联合筛 查费用不超过以往的一种特定单基因遗传病的检测 费用。 国外关于携带者筛查的形势已是大势所趋，现有 不少成果发表。２０１６年美国医学会杂志（ ＪＡＭＡ）刊登了基于三十万余例样本的多达９４种临床严重疾 病的应用 ＥＣＳ进行相关研究［ ２４］。同年，医学遗传 学杂志（ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ 　 ｉｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，ＧＩＭ）刊登了基于犹 太人群的多种疾病联合筛查的研究［ ２５］。２０１７年， 澳大利亚针对３种单基因遗传病联合筛查（ ＣＦ、脆 性Ｘ综合征、脊髓性肌肉萎缩症），发现受影响妊娠 数量比例与唐氏综合症相当［ ２６］。理想情况下，孕前 向准父母提供携带者筛查，可以最大限度地提高携 带者夫妻的生殖自主权。但由于计划外妊娠以及在 孕前夫妻对携带者筛查认知的限制，妊娠期的夫妻 也应该在产前被提供携带者筛查［ ６， ２２，２７］。因此，为 了识别无症状的生育期携带者，评估其生育风险，有 效降低出生缺陷，携带者筛查的目标人群定位于妊 娠或计划妊娠的夫妻［ １３］。产前携带者筛查并不能 替代新生儿筛查，但同样不能因新生儿筛查而忽略 产前筛查的价值及重要意义。携带者筛查受益的不 仅仅是携带者本人，其亲属可能携带有同一致病基 因，鼓励其告知亲属携带风险和携带者筛查检测的 可用性，以指导生育决策，必要时进行遗传咨询，选 择相应的辅助生育措施。ＥＣＳ作为出生缺陷防控 的有效手段已成为 ＡＣＯＧ和 ＡＣＭＧ等专业学会的 共识。 目前，我国国内临床针对遗传性疾病筛查的咨 询能力普遍不足，大众人群对携带者筛查认知度低， 孕前人群优生优育观念不足，基于以上原因，国内尚 无ＥＣＳ的临床应用开展。

四、扩展性携带者筛查检测方法

目前在产前诊断领域应用到的遗传检测方法有 多种。产前诊断最常见的核型（染色体分析）及结合 荧光原位杂交（ ＦＩＳＨ）。随着分子技术的发展， ＰＣＲ 分子检测技术用于基因检测，例如Ｓａｎｇｅｒ测序［ ２８］； 测序技术的迅猛发展，ＮＧＳ利用大规模平行测序， 提高了基因检测的效率，降低了成本，对包括携带者 筛查在内的分子检测产生重大影响［ ２９］。目前应用 的基因检测方法包括染色体微阵列分析（ ＣＭＡ）、 ＮＧＳ及靶向基因组测序和全外显子测序。ＣＭＡ中 的荧光标记 ＤＮＡ 与载有数千个基因探针的ｐａｎｅｌ 杂交，可识别具有ＤＮＡ拷贝数重复或缺失的区域。 ＣＭＡ目前是针对患有多种先天异常、遗传综合征 以及智力和发育障碍的儿童或成人［ ３０］。ＣＭＡ引入 产前诊断，作为胎儿超声异常的首选基因诊断检 测［ ３１］。对发现单基因病的新的致病突变或罕见变 异或可应用全外显子测序及全基因组测序等分子检测技术。但全外显子测序应用可能导致检测出许多 意义不明的变异（ ＶＵＳ），对于无先证者的情况下应 用于产前诊断，将为受检者带来不必要的焦虑。全 外显子测序和全基因组测序等技术的应用可能同时 带来诸多伦理挑战，分子技术的应用与伦理并行，更 需谨慎评估与应用。

五、携带者筛查ｐａｎｅｌ中纳入疾病种类以及变异位点的选择

随着分子检测技术的发展， ＥＣＳ的检测ｐａｎｅｌ 包含疾病的数量持续增加［ ６］。商业实验室技术的发 展之快速，可见一斑。但临床的应用上却无法跟上 实验室技术进展，临床应用对检测的疾病种类需要 有明确的医疗指征和标准［ ３２］。对纳入疾病种类的 选择上，需要考虑疾病的严重程度、发病年龄、患病 率、携带率、成本效益以及受影响个体的治疗或其他 干预方案的可用性（包括植入前或产前诊断等）。 ＡＣＯＧ委员会对ＥＣＳ筛查疾病种类的纳入问 题提出建议，包括检测病种的携带率＞１／１００、基因 型－临床表型的明确联系以及需要临床干预［ ３３］。 ＥＣＳ的目标疾病应该是严重致残致畸出生缺陷的 疾病、早期发病或具有干预措施的遗传疾病［ １３］。但 疾病症状轻、成人期发病、自然病史未知或携带率非 常低的疾病，不推荐进行ＥＣＳ［ １３］。携带者筛查病种 可包括［ ２２］：（ １）常染色体隐性遗传（ ＡＲ）疾病的携带 者的兄弟姐妹有２／３风险携带同样的隐性致病基 因。若夫妻携带同一致病基因，其后代有１／４患病 的风险，选择造成严重致畸致残的出生缺陷的疾病。 （ ２）国外指南提到可纳入极少数常染色体显性遗传 （ ＡＤ）疾病，可通过ＥＣＳ识别 ＡＤ疾病，且国外部分 商业实验室的检测芯片中对ＡＤ疾病也有纳入。但 疾病的外显率和表达异质性可能影响疾病的症状以 及严重程度，现阶段并不一定适合纳入ＥＣＳ检测范 围内。（ ３）部分ＥＣＳ也包括 Ｘ连锁疾病，例如脆性 Ｘ综合征和Ｄｕｃｈｅｎｎｅ型肌营养不良症（ＤＭＤ）。由 于Ｘ失活现象的存在，女性携带者可能有也可能无 该疾病症状，或具有轻微症状。同时，女性携带者有 ５０％可能生育男性患儿的风险，而子代中女性５０％可 能为携带者。在２０１７年对美国商业ＥＣＳ筛查ｐ ａｎｅｌ 中包含的疾病进行的审查中，其列入筛查ｐ ａｎｅｌ的疾 病仅有２７％总体上符合医疗纳入的标准［ ３４］。 对于 ＥＣＳ检测目标疾病涉及到的致病突变的 选择， ２０１３年 ＡＣＭＧ 发布声明中推荐对与疾病严 重性有明确临床相关性的变异位点进行检测［ ２１］。

同时， ２０１５年 ＡＣＭＧ、ＡＣＯＧ、美国围产儿保护基金 会（ ＰＱＦ）、美国遗传咨询协会（ＮＳＧＣ）和美国母胎 医学协会（ ＳＭＦＭ）发布关于 ＥＣＳ在生殖医学中的 联合声明，明确建议１）对检测的基因和变异应与表 型关系明确； ２）测序检出的临床意义未明变异不应 报告； ３）实验室检测应报告所有致病变异和疑似致 病变异； ４）对于等位基因频率较高、外显率低的变异 不推荐进行筛查［ ２０］。ＥＣＳ检测ｐａｎｅｌ中纳入疾病 和变异位点，在大众人群中的发病率必须明确，在检 测平台上的突变检出率必须明确，以便于评估在检 测结果阴性者的残余风险［ ２１］。对检测变异位点的 选择与限制可能降低需要随访的人群数量，若检出 ＶＵＳ可能引起受检者不必要的焦虑，对进行遗传咨 询的医师要求非常高。

六、携带者筛查临床开展将面临的困难

据 ＮＳＧＣ、ＡＣＯＧ和加拿大和欧洲的遗传学会 的建议，应对携带者筛查检测者进行检测前、后的咨 询［ ２０，２２，３５］。尤其是充分遗传咨询对于计划外妊娠夫 妻或因携带者筛查认知限制的妊娠夫妻进行携带者 筛查检测。但由于文化程度等的影响，临床上进行 充分的遗传咨询有一定困难。若夫妻携带同一隐性 致病基因者在充分遗传咨询前提下，若产前诊断还 面临的流产等风险问题。另外，夫妻双方或一方为 携带者时，可能影响家庭的稳定，造成医患关系紧张 以及随访困难，这些隐形的伦理问题困难重重。携 带者筛查检测并非由专业医疗机构提供，而更多的 由商业实验室提供。商业实验室直接面向消费者， 对于ＥＣＳ项目的监管和责任制度迫切需要制定行 业准则与标准，且商业实验室能否提供完整充分的 遗传咨询令人担忧。 检测后医生需评估残余风险，即检测阴性并不 能完全排除生育患儿风险的可能性［ ２３］。原因包括： ＥＣＳ检测疾病的位点通常是最常见和已知明确致 病突变，检测并不涵盖该疾病的所有致病变异。如 果携带频率和检出率已知的情况下，检测后残余风 险可被计算出［ ２１，３６］。但某些疾病的携带频率和检 出率并不能明确，造成残余风险评估不能准确量化， 导致遗传咨询更大的困难。

七、携带者筛查的局限性

现行的各ＥＣＳ的检测存在很大差异，其ｐａｎｅｌ 中最显著的差异之一是筛选出的基因数量（ ４０～ １　５００个），仅有三个基因是１６个检测ｐａｎｅｌ都包含 的［ ３２］。临床关于ＥＣＳ的临床数据支持还有很大欠缺，需要进一步评估其临床应用。由于检测范围的 局限性及基因突变的多样性，不能排除所检测基因 或特定突变之外存在其他变异位点的携带， ＥＣＳ阴 性检测结果存在一定的残余风险。由于检测技术的 原因，可能会有其他致病基因携带状态的意外结果 检出，需要进行必要的遗传咨询。检测过程中可能 会发现非婚生或夫妻属于近亲缘关系。隐性遗传疾 病携带状态的披露，可能为受试者及家庭带来心理 压力及生育压力，及其他妊娠期不必要的压力或焦 虑［ ３７］。同时，孕前和产前获得逐渐增多的遗传信息 量也带来了需要慎重面对处理的道德和遗传咨询的 挑战［ ３８］。

八、携带者筛查的发展方向

未来发展中，ＷＥＳ及全基因组测序（ＷＧＳ）可 能发展为ＥＣＳ的检测技术。随着医生对实验室检 测的基本认识的加强，对患者提供宣教和遗传咨询 非常重要。商业化实验室直接面向消费者的营销及 大众媒体在促进ＥＣＳ方面的影响等挑战备受关注， 个人、社会、法律和伦理方面的影响值得进一步 评估。 现今国内对于携带者筛查的认识不足，适合中 国人群的筛查模式尚不明确，也没有相关的指南或 共识指导临床应用。为构建完整的符合国情的出生 缺陷防治体系，必须启动中国人群携带者筛查的研 究，提出适用于中国人群的筛查模式。评估携带者 筛查检测开展过程中需关注的临床咨询、检测及质 控等问题，推进国内对携带者筛查检测工作的进一 步认知，对提升出生入口质量、降低出生缺陷有重要 意义。

参考文献略。

来源：庄彩霞，蒋宇林，刘俊涛等，单基因病携带者筛查研究进展[J],生殖医学杂志，2019,28（11）：1365-1368.

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