超全盘点 | 单基因遗传病携带者筛查，看这篇就够了
在过去的几十年中，随着基因科技与临床应用的发展，越来越多的单基因遗传病得以发现。根据OMIM数据库显示，目前明确的单基因病已超过8000种[1]。单基因病虽然罕见，但综合发病率为1/100[2]。在各种出生缺陷中，单基因病比例高达22.2%[3]。
以特定人群为基础的单基因遗传病携带者筛查自20世纪70年代就已被提出。最初建议针对特定单基因疾病高危夫妻进行筛查，如1970年在美国和加拿大社区开展的育龄德系犹太人Tay-Sachs Disease (TSD) 携带者筛查项目[4]。这种策略使得这些特定疾病在高危人群中的发病率显著下降。但受制于检测技术和成本，携带者筛查仅对特定疾病和特定人群进行。
高通量测序技术的出现，极大地改善了检测效能、周期和成本，使得特定人群以及更多没有家族史的普通人群都能在孕前/产前进行多种疾病的筛查，扩展性携带者筛查 (Expanded Carrier Screening) 也由此得以产生和发展。国外针对扩展性携带者筛查的科学研究已非常火热，美国多家专业协会先后发表多个在孕前/产前进行扩展性遗传病携带者筛查的指南和声明建议。2008年，ACMG向德系犹太人推荐9种遗传疾病的携带者筛查；2013年，ACMG发布关于产前/孕前进行扩展携带者筛查的声明；2015年，ACMG/ACOG等5家机构发布生殖医学中进行扩展性携带者筛查的联合声明；2017年，ACOG一连发布2个携带者筛查意见。
在此，小编总结了扩展性携带者筛查技术在国内外的研究进展，以及专业协会发布的指南，供您参考。
扩展性携带者筛查的应用进展
NGS技术
在多疾病大人群携带者筛查中的应用
▸ 首次应用普通人群的多种疾病携带者筛查
2011年，Bell等人首次报道了采用NGS Panel测序进行遗传病携带者筛查[4]。文章对104个无关个体进行448种儿童期严重隐性遗传病筛查，发现人均携带2.8个致病突变。通过研究显示，扩展性携带者筛查具有性价比高的特点，同时文章也说明了对普通人群进行扩展性携带者筛查的必要性及可行性。
——Bell CJ, Dinwiddie DL, Miller NA et al.
▸ 扩展性携带者筛查亦应用于大规模人群筛查
随后，扩展性携带者筛查陆续在孕前/孕期人群有不少研究成果发表。2013年，Gabriel A. Lazarin等人报道[6]：对来自多种族的23,453例临床样本进行108种隐性遗传病的400+个突变的分析，发现24%的个体至少是一种疾病的携带者，5.2%的个体是多种疾病的携带者。这项研究提供了针对多种族、大临床样本的数百个隐性等位基因的频率数据，并提供了对泛种族筛查的支持范例。
2014年，Good Start公司也发布了NGS用于携带者筛查的临床验证数据[7]：通过NGS技术，对48,761例临床样本检测常规的14种疾病的常见突变以及传统方法无法检测到的不常见突变，发现这14种疾病中致病突变携带者共2,309 (4.7%) 人，携带320种不同的突变。其中63.1%的致病突变是不常见或从未报告过的。如果使用传统的携带者筛查技术，将有15.9%-22.3%携带者被遗漏，而导致育龄夫妇生育遗传病患儿的风险增加。
扩展性携带者筛查
在辅助生殖领域中的应用
近年来，孕前对胚胎进行遗传学筛查的需求急剧增长，因此扩展性携带者筛查率先在辅助生殖领域中得到广泛应用。在孕前/孕期进行扩展性携带者筛查可以帮助夫妇了解生育患儿风险，从而考虑全面的生育方式，让夫妇决定是通过自然妊娠、产前诊断，还是通过PGD (植入前胚胎遗传学诊断) 或选择供精/卵来避免生育患儿。
▸ 华大基因NGS隐性遗传病筛查应用辅助生殖领域
早在2015年9月，华大基因与欧洲最大辅助生殖中心Igenomix就在《Fertility and Sterility》杂志合作发表了高通量测序技术在辅助生殖领域中进行623种隐性遗传病携带者筛查的临床应用文章[8]。结果显示，约84% (2,161/2,570) 样本携带至少一个致病突变；约5% (7/138) 准备接受辅助生殖手术的夫妇检出携带有同一遗传病的致病基因突变；2% (6/287) 女性受检者检出有X连锁遗传病的致病突变。研究者估测，通过扩展性携带者筛查约阻止了1.25%应用辅助生殖技术后生出的遗传病患儿。
—— Julio Martin, Asan ,et al.
这项研究首次用大量临床样本证实扩展性携带者筛查在辅助生殖中的重要作用：扩展性携带者筛查可应用于准备用自己的配子进行辅助生殖手术的夫妇，同时也适用精子和卵子捐献项目，以避免一些严重的单基因病。
▸ 扩展性携带筛查对不孕不育患者临床决策影响明显
2016年3月，来自美国罗格斯大学约翰逊医学院、新泽西州生殖医学协会的Jason M. Franasiak等人在Genetic in Medicine发表了一篇题为《扩展性携带筛查在不育人群中影响临床决策的频率有多大？》的文章[9]，对2011年至2014年在不孕不育中心进行102-117种疾病的扩展性携带者筛查的6,643名个体 (3,738对夫妇) 进行分析，发现有8对夫妇是同一种遗传病的携带者或检测结果显示他们有生育患儿的风险，扩展性携带者筛查对不孕不育患者的临床决策影响频率高达0.21%。
—— Franasiak, et al.
该文章显示的扩展性携带者筛查影响临床实践决策频率的数据，将用以评估进行植入前胚胎检测的条件，并为不孕不育患者和临床医生在生育风险、孕前咨询和筛查等方面提供有价值的信息。
扩展性携带者筛查
在普通人群中的应用
随着扩展性携带者筛查的普及，加上成本的降低，导致了遗传病筛查模式的转变。尽管许多遗传咨询和检测都是以种族背景为指导的，但是这种模式受到日益增多的种族混杂的挑战。
2016年8月，遗传检测公司Counsyl在JAMA期刊发布研究成果称[10]，对346,790个个体样本进行94种疾病的扩展性携带者筛查数据的分析，在不同种族/族裔中，与当前专业协会推荐的指南相比，扩展性携带者筛查可以检测出更多的突变和潜在的风险胎儿，检出率在不同的种族中的提升幅度高达9%-55%。此外，扩大筛查范围或能减少种族之间的筛查敏感性差异，使种族间阳性率差异从42.2倍降低至4.2倍。
——mran S. Haque, et al.
携带者筛查相关指南
在2011年Bell, C. J等人首次采用NGS测序进行遗传病携带者筛查[5]之前，携带者筛查仅限于特定种族和特定疾病。如1995年ACOG指南仅针对Tay-Sachs病[11]，筛查疾病数目最多的也仅为2008年ACMG向德系犹太人推荐的9种遗传疾病的携带者筛查[12]。直到2013年，ACMG才首次发布了针对扩展性携带者筛查的指南[13]。
近年来，越来越多的专业协会先后发表关于高通量测序技术在孕前/产前进行遗传病携带者筛查的指南和声明建议，肯定了扩展性携带者筛查的意义，对疾病选择标准、遗传咨询等提出指导意见。尤其在近期的2篇指南中指出：对所有打算怀孕或已怀孕的人群，均应该提供常见隐性遗传病携带者筛查。
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2013年ACMG：
孕前/产前扩展性携带者筛查立场声明
由于扩展性携带者筛查的迅速发展，2013年ACMG首次针对孕前/产前进行扩展性携带者筛查发布了声明[13]，主要涉及疾病选择标准的内容，包括建议疾病表型需考虑产前诊断、需选择明确的疾病及突变以便评估生育风险。该声明也简要地对检测前后教育及遗传咨询等提出指导意见。
——Wayne W. Grody, et al.
2015年ACMG等多学会：
生殖医学中的扩展性携带者筛查联合声明
随后在2015年，ACMG联合ACOG(美国妇产科学会)、PQF(围产期质量基金会)、NSGC(美国遗传咨询学会)和SMFM(美国母胎医学会)五家专业机构发布联合声明，针对生殖医学中的扩展性携带者筛查发布了指导意见[14]。该指南指出：对于育龄女性，携带者筛查最好在妊娠前进行；配子供者在进行其他筛查检测之前，也应进行携带者筛查。同时指南对不同时期的筛查方式、筛查疾病标准等进行说明。
——Janice G. Edwards, et al.
2017年 ACOG：
基因组医学时代的基因携带者筛查 (NO.690)
2013、2015年这2篇声明提出了携带者筛查panel的通用建议，以及进行携带者筛查时需考虑的要点，但没有提供疾病列表或具体标准。2017年3月，ACOG发布了2个两个委员会意见 (NO.690，NO.691) [15-16]，制定了类似的标准共识。
题为《基因组医学时代的基因携带者筛查》的委员会意见 (NO.690) [15]，修改了先前基于种族的携带者筛查指南，声明特定种族、泛种族或扩展性筛查均是可接受的孕前/产前携带者筛查策略。传统的筛查基于种族背景进行筛查，而扩展性携带者筛查因其有效性和经济性，已广泛地取代传统筛查方式。指南提出妇产科医生应建立一个标准，给每个备孕以及早孕的女性提供携带者筛查咨询。无论采取哪种筛查策略或属于哪种种族，都应该进行囊性纤维化、脊髓性肌肉萎缩症的携带者筛查，同时应筛查地中海贫血和血红蛋白病，如果女方有脆性X综合征家族史、可能与脆性X综合征相关病史 (智力障碍、卵巢机能不全等) 的建议进行脆性X综合征筛查。
针对携带者筛查的panel中包含的疾病，指南提出应符合以下几点标准：
▸
携带频率≥1%
▸
有定义明确的表型
▸
严重影响生活质量，造成认知和躯体损害，需要手术或医疗干预
▸
在生命早期发病
▸
疾病可产前诊断，得以产前干预而改善围产结局；可制定个体化分娩管理措施，以改善新生儿和婴儿的结局；对父母进行产后特殊护理的培训
▸
不应包含成人发病的疾病
——Committee Opinion NO.690
2017年 ACOG：
遗传病携带者筛查 (NO.691)
另一篇题为《遗传病携带者筛查》的ACOG委员会意见 (NO.691) [16]中，提供针对受检者进行孕前携带者筛查通用的指导意见，如：
▸
应为每一位孕妇提供遗传病携带筛查的相关信息
▸
携带者筛查和咨询最好在怀孕前进行
▸
如果受检者发现为某种疾病的携带者，受检者的配偶应该进行相关检测以便了解夫妻生育患儿风险的信息，进行遗传咨询
▸
建议夫妻双方同时筛查，以保证有充裕的时间进行产前诊断
▸
有某种遗传病家族史的受检者应该提供针对该种疾病的携带者筛查，并进行遗传咨询
▸
产前携带者筛查不能替代新生儿筛查，而新生儿筛查也不能取代产前携带者筛查的价值
▸
如果受检者要求对某种特殊疾病进行携带者筛查，而这种疾病可以通过现有检测技术实现且合理，考虑其种族和家族遗传史，经过遗传咨询该检测的风险、益处和局限性后，可为受检者提供该检测
同时还补充了部分常见疾病 (如脊髓性肌肉萎缩症SMA，囊性纤维化，血红蛋白病，脆性X综合征，西欧和中欧犹太人常见的Tay-Sachs病、Canavan、家族性自主神经功能异常等遗传病) 的建议和遗传咨询信息，对之前发布的多个针对性携带者筛查指南进行了更新和补充，提供了较为全面的携带者筛查指导意见。
——Committee Opinion NO.691
2017年 ACOG：
找寻临床有效的扩展性携带者筛查Panel
2017年8月，ACOG委员会发布题为《找寻构建临床有效的扩展性携带者筛查Panel的中间地带》的评论[17]。文章将2013年ACMG发布的《对扩展性产前/孕前携带者筛查的立场声明》和2017年ACOG发布的《基因组医学时代的携带者筛查协会观点》 (NO.690) 作为指南，提出了扩展性携带者筛查panel的具体标准，并选出符合筛查标准的96种疾病，以期最大限度地提高临床实用性，减少患者的压力、检测费用以及临床医生后续在咨询和检测所花费的时间。
——Stevens B, et al.
当前，不论是来自检测机构还是专业协会的观点，通常都是肯定扩展性携带者筛查的效用，但同时也存在对遗传咨询和当前遗传学知识局限性的担忧。但毫无疑问，这一领域将继续发展，预计未来几年将有大量新的进展。
扩展性携带者筛查
在我国研究、应用中的现状
虽然，扩展性携带者筛查在部分发达国家兴起多年，已成为孕前/孕早期常规检测。但在国内，扩展性携带者筛查近几年才逐渐开始被重视。加之群众对孕前/产前携带者筛查意识的不足、检测费用昂贵等限制因素，使得扩展性携带者筛查在中国的应用进展较慢，鲜有针对中国人群的大样本研究报道。
华大基因一直致力于出生缺陷防控，并将单基因遗传病携带者筛查作为临床应用的重要方向。秉承着让千万家庭远离出生缺陷的愿景，华大基因2013年在国内率先推出了以高通量测序技术为基础、针对育龄人群的12种遗传病筛查。之后产品持续升级，形成了不同疾病数目梯度的单基因遗传病携带者筛查系列。2018年3月，华大基因正式推出安孕可单基因遗传病携带者筛查100种，检测价格大幅降低，以推动扩展性携带者筛查在大规模人群中的应用。
华大基因成为首批高通量基因测序技术遗传病诊断
专业临床应用试点单位
3月16-18日，在深圳·国家基因库成功召开的第十三届国际基因组学大会-生育健康临床应用 (ICG13·RH) 上，北京协和医院与华大基因牵头发起了中国多中心孕期人群常见单基因病携带者筛查项目，来自全国不同区域的9家医疗机构参与其中。该项目拟对不少于4000名的孕期女性及其配偶进行百种单基因隐性遗传病携带者筛查，进而得出中国孕期人群的遗传病携带数据；通过产前诊断评估经携带者筛查控制的出生缺陷比例。该项目将对中国育龄人群在扩展性携带者筛查领域进行深入研究，提供携带者筛查数据情况和决策依据，助力中国出生缺陷防控。
中国多中心孕期人群常见单基因病携带者筛查项目
启动仪式揭幕
结语：
相信随着科技的进步、检测成本的降低，以及大众对孕前携带者筛查意识的提高，将进一步促进扩展性携带者筛查的应用，根本阻断遗传病致病基因的传递，真正实现预防单基因遗传病在中国千万家庭中的首次发生，让罕见病更罕见！
供稿：生育产品部
审核：医学市场部
拓展阅读：
▲安孕可-单基因遗传病携带者筛查介绍
(点击文末阅读原文)
参考文献：
[1] http://www.omim.org/statistics/entry
[2]http://www.who.int/genomics/public/geneticdiseases/en/index2.html
[3] March of Dimes, Global Report on Birth Defects 2006.
[4] Kaback MM. Screening and prevention in Tay-Sachs disease: origins, update, and impact. Adv Genet. 2001;44:253-65.
[5] Bell CJ, Dinwiddie DL, Miller NA et al. Carrier testing for severe childhood recessive diseases by next-generation sequencing. Sci Transl Med. 2011 Jan 12;3(65):65ra4.
[6] Lazarin GA, et al. An empirical estimate of carrier frequencies for 400+ causal Mendelian variants: results from an ethnically diverse clinical sample of 23,453 individuals. Genet Med. 2013 Mar;15(3):178-86.
[7] Jocelyn Davie, et al. Carrier Screening of 48,761 Patients in the IVF Setting Utilizing Next Generation DNA Sequencing Detects Common, Rare and Otherwise Undetectable Pathogenic Variants in Prevalent, Society-Recommended Diseases. Fertility and Sterility 2015 Feb, 103(2): Supplement, Page e17
[8] Julio Martin, Asan ,et al. Comprehensive carrier genetic test using next-generation deoxyribonucleic acid sequencing in infertile couples wishing to conceive through assisted reproductive technology. Fertility and Sterility 2015 Nov, 104(5):1286-93
[9] Franasiak, et al. Expanded carrier screening in an infertile population: how often is clinical decision making affected? Genet Med. 2016 Nov;18(11):1097-1101.
[10] Imran S. Haque, et al. Modeled Fetal Risk of Genetic Diseases Identified by Expanded Carrier Screening. JAMA. 2016;316(7):734-742.
[11] ACOG Committee on Genetics. ACOG committee opinion. Number 318, October 2005. Screening for Tay-Sachs disease. Obstet Gynecol. 2005 Oct;106(4):893-4.
[12] Monaghan KG.Technical standards and guidelines for reproductive screening in the Ashkenazi Jewish population. Genet Med. 2008 Jan;10(1):57-72.
[13] Wayne W. Grody, et al. ACMG position statement on prenatal/preconception expanded carrier screening. Genet Med. (2013)15,482–483.
[14] Janice G. Edwards, et al. Expanded Carrier Screening in Reproductive Medicine—Points to Consider. Obstet Gynecol 2015;125：653-62.
[15] Committee Opinion No. 690: Carrier Screening in the Age of Genomic Medicine. Obstet Gynecol. 2017 Mar;129(3):e35-e40.
[16] Committee Opinion No. 691: Carrier Screening for Genetic Conditions. Obstet Gynecol. 2017 Mar;129(3):e41-e55.
[17] Stevens B, et al. Finding Middle Ground in Constructing a Clinically Useful Expanded Carrier Screening Panel. Obstet Gynecol. 2017 Aug;130(2):279-284.
第十三届国际基因组学大会：生育健康临床应用
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