科普丨无创诊断单基抗坏血酸葡糖苷因病及基因组病指日可待

作者：杨超月

新华网北京12月28日电今年7月，通过激烈角逐，以中国人民解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科戴朴教授牵头的科研团队申报的《常见单基因病及基因组病无创产前筛查及诊断技术平台研发及规范化应用体系建立》项目力压群雄，最终获得首批国家重点研发计划项目资助。这个项目瞄准导致严重出生缺陷且缺乏有效防控体系的单基因病及基因组病，拟通过研发全面系统的无创产前检测技术（NIPT），攻克前瞻性预防的难题，有效控制和降低出生缺陷。这个项目的顺利实施将在国内乃至国际NIPT发展史上增添浓墨重彩的一笔。

中国是出生缺陷大国，无创性产前诊断技术研发势在必行且迫在眉睫

中国每年的出生缺陷儿数量高达80万至120万人，是世界上出生缺陷婴儿的高发国家之一，据估算总发生率约为5.6%，大约每30秒钟就会诞生一个缺陷儿。其中，除20%至30%患儿经早期诊断和治疗可以获得较好生活质量外，30%至40%患儿在出生后死亡，约40%将成为终生残疾。这意味着每年将有40万家庭被卷入终生痛苦的漩涡中。我国每年出生缺陷患儿的治疗费用高达数百亿元，维持最基本生活费用高达数百亿元，给国家造成的间接费用约数千亿元。由于出生缺陷不仅严重损害患儿的生活质量，也给家庭及社会造成了巨大经济负担，国家对如何有效控制预防出生缺陷发生，一直保持高度的重视和巨额投入。

值得关注的是，在这类群体中，超过30%是因遗传物质发生了致病性改变所致。由于针对遗传性疾病尚无有效的治疗手段，因此如何在胎儿出生前以创伤最小的方式，获取足够且完整的胎儿遗传信息以进行准确诊断，从而最大程度避免出生缺陷的发生，始终是医生和学者们不懈努力的目标。而要了解本项目对于无创产前诊断的重要意义，首先要了解产前诊断的发展历程。

母血中存在胎儿游离核酸以及胎儿有核红细胞是实现无创产前诊断的前提

大家熟知的唐氏综合征（21三体综合症）是最早能够通过产前诊断进行确诊的代表性染色体异常疾病——正常个体携带一对21号染色体，而唐氏儿却携带有三条。这里的产前诊断，狭义地讲是仅针对胎儿染色体数目或结构异常的疾病，在妊娠期通过宫内取材的有创方法获取胎儿细胞，进行染色体核型分析并确诊，但因其存在流产、宫内感染等并发症，通常仅用于筛查出的高风险人群。为实现产前诊断检材提取的无创性，人们不断探索能否在母体组织中寻找到胎儿遗传物质。

香港学者卢煜明在1997年的重要发现，为产前诊断领域开辟了一条崭新的道路。他发现，母体血浆中3至13%的游离核酸来自胎儿，可以作为非创伤性产前诊断的理想材料。由于受大量母体游离DNA影响，无创产前DNA分析非常具有挑战性。随着高通量二代测序技术快速发展，千万数量的DNA片段得以量化，从而检测出13三体、18三体和21三体综合征。这种革命性的方法为全球无数的孕妇提供了无创性产前诊断的选择，仅在中国，每年就有超过一百万孕妇接受这项测试，21三体综合征诊断准确率达到99%。

尽管如此，这种NIPT检测方法操作步骤多、成本较高，在排除母体遗传背景干扰的信息分析方面仍面临挑战。对此，本项目团队将通过系列攻关优化技术，有望使检测准确度进一步提升，提供孕12周以前早期发现胎儿染色体疾病的可能，大大避免B超排畸漏检、不必要的羊水穿刺及其带来的流产风险和孕妇心理创伤。同时，通过显著降低试剂盒成本，推动全国孕产妇NIPT受检率的大大提升，有望完全取代现有的唐氏综合征的血清学筛查。

由于胎盘嵌合体的存在，导致胎盘的游离核酸与胎儿本身的核型并非总是一致，导致NIPT可能出现假阳性和假阴性结果，因此，针对胎儿游离核酸的检测技术只能作为筛查手段不能代替诊断，这也促使了NIPT检测目标从游离核酸向胎儿细胞方向发展。学者研究发现，在孕早期的母血中存在微量的胎儿有核红细胞（FNRBCs），因其单核、含有完整胎儿遗传信息且细胞周期短，被认为是实施NIPT较理想的靶点。

母血胎儿游离核酸分离富集以及胎儿有核红细胞识别捕获，是实现单基因病无创产前诊断的基础

目前所知，人体共有3万余基因分布于23个染色体上，平均每个基因包含27000个碱基。如果由单个基因突变引起，涉及单个核苷酸到整个基因的改变，称为单基因病。而由基因组DNA异常重组导致的缺失/扩增或者基因结构的彻底破坏，称为基因组病。迄今OMIM（online mendelian inheritance in man）数据库已收入分子致病机制明确的单基因病4791种，涉及致病基因3230个，其中一部分发病率高，危害性大的常见单基因病已能进行临床基因诊断，如遗传性聋、地中海贫血等。在染色体非整倍体NIPT检测日益成熟的今天，人们又在进一步努力实现单基因病或基因组病的NIPT，而要实现这项工作，不可绕过的障碍就是要得到足量的、高质量的胎儿遗传物质。