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CffDNA测序与单基因遗传病检测

     今年2月份，一篇采用游离胎儿DNA（cffDNA）测序对杜氏进行性肌营养不良（DMD）进行产前检测的研究论文在Genetics in Medicine上在线发表了。这是我们与上海新华医院的合作成果，也是cffDNA检测技术的应用性研究新进展。

目前，除了染色体非整倍体外，我国研究人员也在积极探索cffDNA的新应用，如检测胎儿染色体拷贝数异常以及基因突变。

以我单位参与的合作研究为例，解放军总医院妇产科的李亚里教授团队、上海第一妇婴保健院的段涛教授团队、南京市妇幼保健院的许争锋教授团队，中山大学第一附属医院的方群教授团队、以及深圳市妇幼保健院与宝安区妇幼保健院等机构，都在进行这方面的应用研究，也发表了相关的研究论文。

归纳起来，这些研究主要涉及几种比较常见的遗传病，包括α与β地中海贫血、杜氏进行性肌营养不良（DMD）、常染色体隐性遗传性耳聋、先天性肾上腺皮质增生症（CAH）；另外，还有一种罕见的遗传代谢性病（枫糖尿病，MSUD）。从遗传模式上，DMD是X-连锁隐性遗传病，其余均为常染色体隐性遗传病。

 

临床需求

上面提到的几项研究工作，其起因基本都来自于临床或者患者的需求。对于一些遗传病，如地中海贫血（我国南方地区高发）、遗传性耳聋等疾病，我国目前已开展婚孕前筛查与新生儿筛查工作，但大部分筛查项目尚未深入到基因层面。

此外，我国地域广人口多、各地医疗卫生情况差别大，遗传咨询尚处于起步阶段，所以难以满足每位患者及其家庭在遗传病防治方面的需求。

在上述研究工作开展过程中，最常见到的场景是：孕妇到医院做常规产检，告知医生其已经生育过有病的孩子，担心腹中胎儿也会罹患同样的疾病。这种担忧一方面是来自情感上的痛苦，另外就是经济上的承受能力。

此时常规的处理方式是，首先要先通过夫妇双方与先证者（患儿）的DNA标本，阐明疾病的遗传模式、确定致病基因与致病突变；随后在中孕期进行介入性手术（如羊膜腔穿刺）获取胎儿组织，然后通过PCR与Sanger测序等方法进行确诊。

如果能在早孕期以无创的方式进行检测，可以更早为孕妇及其家庭提供疾病信息，便于妊娠的决策与临床管理。对于一些错过羊水穿刺的中晚期孕妇，也能多一个选择。

 

基础与挑战

并非所有遗传病都适合进行无创检测。

哪些疾病可以呢？一个基本要求是，待检测疾病的遗传基础要比较明确，包括致病基因与遗传模式。这是科学基础。

此外，之所以先期开展上述几种疾病的研究，除合作者反馈的临床需求外，也是因为我们对这几种疾病的检测技术准备相对充分，并已经有了比较成熟的分析方法。这是技术基础。

不过，因为当时使用的测序平台，标本制备与测序时间约需要10天左右，另外还有分析时间，所以团队仍然要投入额外的人力物力，才能在尽可能短的时间完成检测。

如今，测序能够缩减到几天，甚至若干小时，可以更好的满足临床需要。当然，任何新的技术要应于临床，还需要一定临床基础，要明确相关技术的适应范围，并能够与现有诊断流程有较好的整合。科学、技术与临床三方面的基础，是新技术应用于临床的基石与保障。

尽管在国际上，包括我单位在内的多个团队已经可以通过cffDNA测序复原出胎儿的全基因组，但应用于单基因疾病的产前检测在我国还处于临床前应用研究与评估阶段：技术标准尚未建立，临床定位与适应范围也都有待探讨。

所以上述几项工作都是以科研形式开展，需要事先与孕妇及其家属充分沟通，并获得受检者知情同意。此外，cffDNA的检测结果也不作为诊断依据，介入性诊断（羊水穿刺等）仍是金标准。

这项新技术的局限性与应用顾虑一方面来自技术层面。例如，（上文提到的）几项应用性研究采用了家系单倍型连锁分析的方法，这种方法需要借助多个家庭成员的基因组测序信息，使用起来有一定局限性；实验与数据分析较为复杂，需要由专业团队完成，测试费用也相对较高。

另一方面的挑战来自于临床。不难看到，目前开展这项新技术研究工作的基本都是专业能力较强的医院。即使这样，当面临大量基因数据信息以及复杂的临床环境时，临床医师仍需要面临遗传咨询的挑战。我国目前医疗普遍压力大，新技术的应用需要谨慎稳妥一些。高通量的cffDNA测序技术，检测周期如能够更短、性能更稳定成熟，成本进一步降低，则有望最大程度的发挥这项技术的潜在优势，例如实现早孕周检测等，为现有诊断技术提供技术补充。

 

倾听临床的声音：段涛教授访谈

就cffDNA测序用于单基因病产前检测这一新技术所涉及的临床问题，作者与同济大学附属上海第一妇婴保健院院长段涛教授进行了交流。

段教授近几年一直在关注这一新技术的临床应用，其团队联合解放军总医院、复旦大学附属眼耳鼻喉科医院，以及我单位研究人员，采用新型cffDNA测序技术，可对常染色体隐性遗传性耳聋进行产前检测。

这一研究2014年在Genetics in Medicine上发表。

段教授认为，从技术角度来讲，基于cffDNA进行染色体异常的诊断技术已经发展到了一定程度，进一步改进的空间已经不大，接下来要面对的技术挑战是基于cffDNA进行单基因遗传病的诊断。

对于类似于先天性耳聋等单基因遗传病，羊膜腔穿刺获取胎儿细胞进行产前诊断是金标准。但是临床上有一些情况使得羊膜腔穿刺困难，或者是患者觉得风险比较大，例如整个胎盘占据前壁，羊水过少，想在比较早的孕周进行产前诊断等，这就需要进行基于cffDNA的单基因病诊断，技术成熟了就可以考虑在所有人群中推广。

对于这项新技术的临床适用范围，段教授认为，基于cffDNA的检测可以先在进行羊膜腔穿刺比较困难、羊膜腔穿刺风险较大，或是想早点进行产前诊断的少数患者中开展，技术更加成熟之后，可以逐步扩大适应证，最终扩大到所有人群。

在谈到英国的做法时，段教授说：“英国的做法是先局部开展，然后进行技术评估，再进行临床推广，我国也可以借鉴这种做法，原则应当是：积极、稳妥”。 

以上观点仅供大家参考借鉴。相关问题希望与各位一起探讨。