单基因隐性遗传疾病扩展性携带者筛查的临床应用研究

彭 伟 段超群 李 清 刘 珍 韩 艳 袁照清

江西省宜春市妇幼保健院生殖科 336000

单基因隐性遗传病通常发生于无家族史及且无症状的致病变异基因携带者家庭,2%～4%的育龄夫妇有生育可能怀上常染色体或X连锁隐性遗传疾病患儿的风险[1]。夫妻双方携带同一常染色体隐性遗传致病基因致病变异的夫妇或女方性伴侣携带X性染色体隐性遗传致病基因致病变异的夫妇均可被定义为“高危”夫妇。虽然单一的单基因遗传性疾病发病率很低,但是对众多单基因遗传病进行综合考虑,其发生率却并不低。近年来,随着新一代测序技术(Next-generation sequencing,NGS)的快速发展,ECS依托高通量测序技术,可以在单一检测中同时筛查数十或数百种疾病,对育龄夫妇实现一次性筛查多种疾病,帮助育龄夫妇了解自身致病突变携带情况,通过胚胎植入前遗传学诊断、产前诊断等生育决策来阻断患有生育严重遗传疾病的子代的出生,是降低出生缺陷一级防控中不可缺少的环节[2]。本研究的ECS可以检测155种单基因遗传病基因的隐性遗传疾病携带者筛查,旨在评估我院不孕不育夫妇的ESC结果,更好地了解本地区隐性遗传病基因的携带率,同时为携带阳性夫妇提供遗传咨询和生育指导,防止遗传疾病的发生。

1 对象和方法

1.1 研究对象 回顾性分析2021年1月—2022年4月于我院接受辅助生殖技术助孕的不孕不育患者资料。607对夫妇接受ECS检测前咨询,324对夫妇同意采用序贯检测方式进行ECS检测,先对324名女性患者进行检测,其中141名女性为阳性携带者,对女方携带者阳性的夫妇进行遗传咨询,建议其伴侣进行检测,最终64名男性患者接受ECS检测。

1.2 方法

1.2.1 充分告知患者筛查方法、检测内容、检测局限性及可能存在的风险,通过伦理审查,患者自愿接受ECS,采血前均已签署知情同意书。

1.2.2 扩展性携带者筛查检测疾病及基因:选择华大基因的DX1605单基因遗传病扩展性携带者筛查,该ECS根据美国医学遗传基因组学会(ACMG)[3]和美国妇产科协会(American College of Obstetricians and Gynecologists,ACOG)[4]发布的指南,并结合中国人群的全基因组数据,综合评估,根据疾病严重性、发病时期、基因解释度、外显率等特点,具有发病率高、致病明确、影响严重、早期发病、可预防阻断的疾病特点,筛选出包含155种单基因隐性遗传疾病和147个单基因。

1.2.3 检测方法:使用 EDTA 抗凝管采集自愿参加筛查患者外周静脉血2ml,经质控检测合格后,采用目标序列捕获和高通量测序技术,对其全部基因外显子区域和剪接区域进行测序和生物信息分析,获取检测区域的基因突变信息,分析得出患者致病突变携带情况。

1.2.4 检测结果咨询:对所有参与检测的患者进行检测前、检测后遗传咨询。被检出的高风险夫妇建议使用产前诊断和(或)胚胎植入前单基因病遗传检测(PGT-M)以避免疾病遗传。

1.3 观察指标 对比分析ECS单基因病相关变异的总体检出情况,阳性携带率差异。

2 结果

2.1 患者一般资料 607对选择辅助生殖技术助夫妇接受ECS检测前咨询,324对夫妇同意采用女方先进行检测的序贯检测方式进行ECS检测,受检人群年龄20～46岁,平均年龄(32.3±5.7)岁,283对夫妇拒绝进行ECS检测,拒绝检测的原因如下(见表1)。

表1 患者拒绝ECS检测原因(n=283)

2.2 总体检出情况 324名女性先进行ECS检测,141名ECS检测结果阳性,阳性率为43.5%,共检测出致病及疑似致病变异总频次183次,人均携带频次0.56个(183/324)。在141例携带者中,31.2%(101/324)的个体携带一种隐性遗传疾病,而9.3%(30/324)的个体携带两种不同的隐性疾病,1.9%(6/324)个体携带三种不同的隐性遗传疾病,0.3%(1/324)个体携带四种不同的隐性遗传疾病。

2.3 携带基因检出情况 141名女性阳性携带者,检测结果显示在155种单基因隐性遗传疾病中共检测出72种单基因隐性遗传疾病,最常见α-地中海贫血,其次是眼皮肤白化病 2 型(OCA2基因)、 β-地中海贫血、隐性耳聋 1A 型(GJB2基因)、谷固醇血症(ABCG5基因),前9种阳性携带基因如下,见表2,所有检出基因携带情况见图1。

图1 各基因携带频次情况

表2 携带基因检出情况(n=324)

2.4 对男性伴侣的序贯筛查 女性携带者阳性患者141名,对携带者夫妇提供了遗传咨询,并建议对其丈夫进行序贯检测,64位男性知情选择进行ECS检测,因此序贯检测的依从率为45.4%。77名男性伴侣(54.6%)拒绝了序贯ECS序贯检测,由于针对地中海贫血、脊髓肌萎缩症、遗传性耳聋具有单独的特定的基因检测项目,28名男性伴侣在进行遗传咨询后选择了仅进行单独目标基因检测,其中14名男性伴侣进行血分析、血红蛋白电泳筛查、地中海贫血基因诊断,5名男性伴侣进行单独的脊髓性肌萎缩症(Spinal muscular atrophy,SMA)基因检测,9名男性伴侣进行遗传性耳聋基因检测,49名男性伴侣拒绝任何检测,最常见原因是没有家族遗传疾病史,既往生育子代无异常,认为自己同时与女性伴侣携带同一种疾病的概率极低。

2.5 高危夫妇结果和生殖决策 经ECS序贯检测,最终发现高危风险夫妇共4对(1.2%),其中2对夫妇为女方检测出X染色体隐性疾病基因携带,1名女性患者检测出乙型血友病F9基因携带(c.224G>A),男方ECS无异常,遗传咨询后要求继续体外受精—胚胎移植助孕治疗,妊娠后行产前诊断,1名女性患者检测出进行性假肥大型性肌营养不良DMD基因携带(c.10034G>A),男方ECS检测无异常,经遗传咨询后择PGT-M助孕治疗。2对夫妇检测出同种常染色体隐性遗传疾病基因携带,1对夫妇检测出遗传性耳聋GJB2基因携带(c.235delC;p.Leu79Cysfs*3),另1对夫妻检测出脊髓性肌萎缩SMN1基因携带(EX7 DEL),经过遗传咨询,均选择PGT-M助孕治疗。

3 讨论

流行病学调查研究显示,我国不孕不育的发病率约为18%[5]。近年来,随着对遗传疾病的研究的不断深入,通过携带者筛查,夫妻双方可以获取关于他们是否会生育患有隐性遗传疾病风险子代的信息。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,如地中海贫血、脊髓性肌萎缩症、遗传性耳聋等发病率较高的遗传疾病筛查,且已针对具有目标靶向基因的检测方式和诊断共识[6-8]。对于可针对多种遗传疾病的扩展性携带者筛查尚无统一的检测方案和共识。2010年,最早提出ECS检测项目[9]。随着这项技术的发展,使得携带者筛查检测已经变得更加全面、更便宜、应用性更广泛。医疗专业组织在过去几年中发表了关于ECS的建议,2016年欧洲人类遗传学学会和2017年美国妇产科学会ACOG发布的《遗传病携带者筛查》指南均建议怀孕前进行ECS检测,目前我国ECS尚处于研究阶段,尚无关于ECS的临床推广应用的共识和指南。

对于ECS有以下两种常见筛查方案,夫妇双方同时筛查或一方先进行筛查的序贯筛查,至于夫妇双方谁先进行筛查,夫妇双方可以自行决定。考虑到目前ECS检测成本较高是患者拒绝ECS检测的原因之一,且助孕前检测有较充足时间等待检测的结果,本研究采用的是女方先进行孕前ECS患者筛查,阴性结果可以减少男方检测,减轻患者经济负担。本研究中,为607对夫妇在辅助生殖技术助孕前了ECS检测前咨询,324对夫妇同意采用女方先进行检测的序贯检测方式进行ECS检测,283对夫妇拒绝进行ECS检测,拒绝检测原因占比最高的是夫妻双方没有家族史,认为不可能有生育遗传疾病患儿的风险,约占45.2%(128/283)。141名女性为阳性携带者,阳性率为43.5%。64名男性进行ECS检测,序贯检测的依从率为45.4%,77名男性伴侣(54.6%)拒绝序贯检测,其中28名男性伴侣在进行遗传咨询后选择目标基因检测,49名男性伴侣拒绝进行任何相关检测。根据现有研究调查,年龄、收入、教育水平或种族之间的关联都有可能是影响患者是否接受ECS检测相关因素[10-13]。Van steijvoort 等[14]系统回顾分析了2015—2019年关于一般人群中个人和夫妇对ECS的兴趣12篇研究,32%～76%的受访者对ECS测试感兴趣,而实际ECS检测的接受率从8%～50%不等,综合所有研究发现拒绝ECS研究最多的原因是缺乏家族史、作为携带者夫妇的感知风险低以及结果不会影响他们在未来怀孕中的生殖选择。Larsen等[15]研究结果显示在受孕前接受咨询人群中,接受体外授精助孕咨询的妇女接受检测率最高(74.5%),因为在阳性筛查结果后立即获得PGT助孕治疗,ECS联合PGT可能被视为正在进行的治疗的一部分。Shapiro等[16]对2 061例接受ECS检测的患者进行研究,其中36.9%患者被发现是一种或多种隐性遗传疾病的携带者,平均发现的突变数为1.34±0.62,73%的携带者让其伴侣完成了ECS筛查,81.4%的患者认为他们有足够的关于伴侣测试的风险和益处的信息,可以做出知情的决定。相比之下,本研究的序贯检测依从性较低,由于很多夫妇缺乏对遗传疾病的认识,咨询后很多患者可能仍无法完全理解检测的意义,增加了ECS检测咨询的难度,降低了咨询的效率。对于接受体外受精患者,PGT可能被视为治疗的一部分,可能更容易接受孕前ECS检测。

在144名阳性携带者中,31.2%(101/324)的个体携带一种隐性遗传疾病,而9.3%(30/324)的个体携带两种不同的隐性疾病,1.9%(6/324)个体携带三种不同的隐性遗传疾病,0.3%(1/324)个体携带四种不同的隐性遗传疾病。在155种单基因隐性遗传疾病数据库中共检测出72种,最常见α-地中海贫血,HBA1/HBA2基因携带率6.2%(20/324),其次是眼皮肤白化病2型(OCA2基因)、 β-地中海贫血(HBB基因)、隐性耳聋 1A 型(GJB2基因)、谷固醇血症(ABCG5基因),携带率分布为3.4%、2.5%、2.5%、2.5%。4对高危夫妇(1.2%)均改变了他们的生殖策略,3对夫妇选择PGT-M助孕治疗。Shi等[17]研究分析了中国香港1 321名孕16周前女性进行ECS检测情况,该ECS包含8种常染色体和3种X连锁隐性遗传疾病,结果显示8种疾病的携带率都超过了1%,总的阳性携带率为19.23%,α-地中海贫血携带率最高(7.8%),这与我们的研究结果一致。筛查出8对高危夫妇(0.83%),其中4对夫妇进行了产前诊断。该研究认为建立一个好的ECS检测,仍然需要努力更全面地了解人群致病基因携带状况,同时提高公众对遗传知识的认识及全面、个性化检测咨询也至关重要。Capalbo 等[18]的孕前ECS检测纳入3 877名筛查个体,检测结果显示最常见疾病分别是苯丙酮尿症、地中海贫血/镰状细胞性贫血、囊性纤维化、脊髓性肌萎缩症,携带者阳性率分别为4.4%、3.2%、2.9%和2.3%。在766对接受测试的夫妇中,173对夫妇检查显示有一个阳性携带者伴侣(22.6%),而20对夫妇(2.6%)被发现为携带同一种隐性遗传疾病高风险夫妇,预计每300～400例妊娠中就有1例会受到一种隐性遗传疾病妊娠的影响,这一风险远远高于普通人群中唐氏综合征的患病率,特别是对35岁以下的女性(其唐氏综合征的患病率约1‰),15对夫妇改变生殖计划,选择通过PGT-M助孕治疗降低生育风险。研究提出ECS并不期望只使受测试的个体受益,ECS检测结果对育龄一级亲属遗传疾病的级联分析也有间接的效用,通过总结分析和量身定制ECS检测方案,形成类似于唐氏综合征筛查程序。由于目前不同的ECS检测研究的疾病范围、人群分布不一样,因此阳性携带率、高危风险夫妇检出率不一样,了解人群遗传疾病的致病基因携带情况,制定ECS检测范围,是推广应用ECS检测急需解决的问题。

综上所述,ECS检测可以发现遗传性疾病携带者,通过遗传咨询降低生育风险,特别是对于辅助生殖技术助孕的患者,因为胚胎植入前遗传学诊断技术的推广应用,ECS检测可以为患者提供有效的决策支持和生殖自主权。缺乏对遗传疾病知识的了解、检测的费用贵是影响患者拒绝ECS检测的主要原因。本研究的局限性在于样本量少,同时未对参与ECS检测患者生育子代进行随访,未来还需要更大的样本量来了解本地单基因隐性疾病携带情况,制定适合本地育龄夫妻的ECS检测。