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中国南京地区新生儿法布里病基因筛查:一项回顾性分析的启示

期刊:clinica chimica actaDOI:https://doi.org/10.1016/j.cca.2024.117889

基于对提供文本的阅读,此文档是一篇发表于临床化学学报(*Clinica Chimica Acta*)的原创性研究论文,报告了一项在南京地区开展的新生儿法布里病(Fabry Disease)基因筛查回顾性分析。根据您的要求,我将以类型a的规范,撰写一篇面向中文研究人员的详细学术报告。

关于南京地区新生儿法布里病基因筛查的回顾性分析研究报告

一、 研究基本信息 本研究于2024年3月24日在线发表于学术期刊*Clinica Chimica Acta*(第557卷,文章编号117889)。研究的主要作者来自南京医科大学附属妇产医院(南京市妇幼保健院),第一作者为孙芸(Yun Sun)和关显伟(Xian-wei Guan),通讯作者为王欣(Xin Wang)、蒋涛(Tao Jiang)和池霞(Xia Chi)。研究团队主要来自该院的遗传医学中心和儿童保健科。

二、 研究学术背景 本研究聚焦于法布里病(Fabry Disease, FD)的早期筛查领域。法布里病是一种X连锁隐性遗传的溶酶体贮积症,由编码α-半乳糖苷酶A(α-galactosidase A, α-Gal A)的GLA基因变异引起。该病可导致心、脑、肾等多器官进行性损伤,危及生命。早期干预能显著改善预后,但由于该病症状多样且非特异性,尤其是女性和迟发型患者,临床上常出现误诊或延迟诊断。

传统的基于α-Gal A酶活性的新生儿筛查已在部分地区开展,但其对女性杂合子及酶活性残留较高的迟发型患者存在较高的假阴性风险,可能导致漏诊。随着高通量测序技术的发展,新生儿基因筛查(Newborn Genetic Screening)作为一种新兴手段,显示出在降低传统筛查假阳性/假阴性率、提高检出效率方面的潜力。然而,针对法布里病,基因筛查的临床应用价值、与酶活性检测的互补关系、以及其在特定人群中的流行病学数据仍需深入探索。

因此,本研究旨在通过对大量新生儿进行GLA基因筛查的回顾性分析,评估南京地区法布里病的估算发病率,分析常见致病性变异类型及其与酶活性的关系,并探讨基因筛查在识别潜在女性和迟发型患者方面的优势,从而为法布里病的早期诊断、治疗和遗传咨询提供依据。

三、 详细研究流程 本研究是一项单中心回顾性分析,流程严谨,可分为以下几个关键步骤:

1. 研究对象与样本采集: 研究纳入了2022年3月18日至2023年4月24日期间,在南京市妇幼保健院进行遗传筛查的17,171名新生儿。研究对象的基线特征如下:男婴9,023名(52.55%),女婴8,148名(47.45%);胎龄分布以足月儿(37-40周,72.30%)为主;平均出生体重为3483 ± 351克。所有参与者的法定监护人均签署了知情同意书,研究方案获得了医院伦理委员会的批准。

2. 样本处理与基因筛查: 采集新生儿出生48-72小时后的足跟血,制成干血斑(Dried Blood Spot, DBS)样本。核心筛查方法是基于靶向捕获的新一代测序(Targeted Capture-based Next-Generation Sequencing, NGS)。研究使用的检测Panel覆盖了94种疾病相关的164个基因,其中包含了GLA基因。检测范围涵盖GLA基因(NM_000169.2)的全部编码区以及ClinVar数据库中列为致病/可能致病的剪接热点内含子区域。 * 测序流程:从干血斑中提取基因组DNA,使用Covaris超声仪进行片段化,构建DNA文库。使用定制的IDT xGen Lockdown探针进行目标区域捕获,最后在MGISEQ-2000高通量基因测序仪上进行测序(PE100+10模式)。 * 变异解读:对测序数据进行生物信息学分析,将序列比对至人类参考基因组(hg19/GRCh37)。变异筛选优先考虑:(1)在ClinVar数据库中标注为致病或可能致病的变异;(2)符合美国医学遗传学与基因组学学会(ACMG)指南中致病/可能致病标准的变异(如无义、移码、经典剪接位点变异等)。最终,仅将经过人工审核并判定为致病或可能致病的变异纳入报告。

3. 变异验证与酶活性测定: * Sanger测序验证:对于NGS检出的所有阳性变异,均使用Sanger测序进行验证,以确保结果的准确性。 * 酶活性检测:为了评估基因筛查阳性个体的酶学表型,并建立本地化参考范围,研究进行了α-Gal A酶活性检测。方法为:从干血斑中取3.2 mm直径圆片,经过特定试剂(PerkinElmer)孵育处理后,使用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)平台(Waters 1525μ HPLC泵和Xevo TQD)进行定量分析。

4. 数据分析与阈值设定: * 酶活性参考范围建立:从基因筛查阴性的新生儿中随机选取260例作为健康对照,检测其α-Gal A酶活性,用于建立本研究的正常参考值。计算得到平均酶活性为8.278 ± 2.576 μmol/L/h,中位数为7.91 μmol/L/h。 * 风险阈值设定:结合文献报道,研究设定了两个阈值:高风险截断值(0.3倍中位数,即2.373 μmol/L/h)和保守截断值(0.25百分位数,即3.206 μmol/L/h)。 * 统计分析:数据以中位数±标准差表示。使用双因素方差分析(two-way ANOVA)或邦费罗尼(Bonferroni)多重比较检验进行统计学分析,P值<0.05被认为具有统计学显著性。

四、 主要研究结果 1. GLA基因筛查阳性率与估算发病率: 在17,171名接受筛查的新生儿中,共检出13例携带GLA致病或可能致病性变异(男7例,女6例),经Sanger测序验证全部阳性,且变异均遗传自母亲。由此估算,南京地区新生儿中法布里病的潜在患病率约为1/1321。这13例阳性新生儿在随访时(最大月龄超过18个月)均未出现法布里病相关临床症状,因此被定义为“潜在患者”。

2. 基因型分布特征: 在13例阳性样本中,最常见的致病变异是c.640-801G>A(位于内含子4),占比高达46.15%(6/13)。其余变异类型包括错义变异(如c.911G>C, c.1067G>A, c.593T>C)和小缺失(c.1072_1074delGAG)。值得注意的是,剪接变异(c.640-801G>A)的比例显著高于既往基于确诊患者的研究报道,提示以人群为基础的筛查可能发现更多携带此类迟发型相关变异、但尚未发病的个体。

3. 酶活性验证结果与性别差异: 对13例基因阳性新生儿进行酶活性检测,结果显示出显著的性别差异: * 男性患者(7例):其中5例(71.4%)的酶活性低于高风险截断值(平均值约1.45 ± 0.288 μmol/L/h),符合典型法布里病的酶学特征。然而,有2例携带c.911G>C变异的男性患儿,其酶活性(4.76和4.27 μmol/L/h)虽然高于高风险截断值,但仍显著低于阴性对照组和其他变异类型携带者。 * 女性患者(6例):平均酶活性约为5.517 ± 2.681 μmol/L/h,显著高于男性患者。仅有1例女性患儿的酶活性低于保守截断值(3.206 μmol/L/h),另有3例酶活性低于第2百分位数(4.434),提示她们可能是未来可能发病的迟发型潜在患者。其余2例女性酶活性较高,可能仅为携带者。

4. 不同基因变异类型的酶活性差异: 进一步分析发现,不同GLA变异导致的残余酶活性存在差异。携带c.911G>C(p.Arg304Pro)变异的两例男性患儿,其酶活性虽然低于正常范围(<第5百分位数),但显著高于携带c.1067G>A和c.640-801G>A变异的男性患儿。这一结果表明,c.911G>C变异可能导致酶活性部分保留,其临床表型可能更轻、发病更晚或不典型。

5. 基因筛查与酶活性筛查的互补性分析: 研究对比了基因筛查与基于酶活性筛查的潜在检出能力。若仅使用保守酶活性截断值(3.206 μmol/L/h)进行筛查,在13例基因阳性新生儿中,将有7例(53.85%)被漏检,其中包括5例女性(38.46%)和2例携带c.911G>C变异的男性(15.38%)。这凸显了仅依赖酶活性检测在识别女性患者和部分残余酶活性较高的男性患者方面的局限性。

五、 研究结论与价值 本研究通过对南京地区超过1.7万名新生儿进行GLA基因筛查,得出了以下核心结论: 1. 估算发病率:南京地区新生儿法布里病的潜在患病率约为1/1321,高于全球基于临床诊断的发病率估计,提示人群中有大量未被识别的潜在患者,尤其是迟发型和女性患者。 2. 主要致病变异:c.640-801G>A是该地区潜在法布里病人群中最常见的致病变异。 3. 筛查策略优势:GLA基因筛查能够有效识别出那些酶活性在临界值以上、但携带致病变异的个体,特别是在女性和携带如c.911G>C这类残余酶活性较高变异的男性中,弥补了传统酶活性筛查的不足。 4. 临床管理意义:对于通过新生儿基因筛查发现的“潜在患者”,即使当前无症状,进行定期随访至关重要。这有助于监测疾病进展,并在临床症状早期出现时及时干预,从而改善预后。

本研究的科学价值在于首次通过大规模新生儿基因筛查,提供了中国南京地区法布里病流行病学的重要数据,并详细描述了基因型与酶活性表型之间的关系。其应用价值在于为优化新生儿法布里病筛查策略提供了直接证据,支持将基因筛查作为酶活性检测的有效补充,甚至作为一线筛查工具,以提高总体检出率,尤其是针对女性和迟发型患者。这为早期诊断、启动家庭遗传咨询以及未来可能的预防性治疗奠定了基础。

六、 研究亮点 1. 大规模人群数据:研究样本量达到17,171名新生儿,是目前国内关于法布里病新生儿基因筛查规模较大的研究之一,数据具有较好的代表性。 2. 方法学整合:研究创新性地结合了高通量靶向捕获测序(用于基因筛查)和LC-MS/MS质谱技术(用于酶活性验证),并建立了本地化的酶活性参考范围,研究方法系统且严谨。 3. 聚焦筛查策略比较:研究不仅报告了发病率,更核心的贡献在于深入分析和量化比较了基因筛查与酶活性筛查的检出差异,用具体数据证明了基因筛查在识别特定高危人群(女性、迟发型)中的独特优势。 4. 关注中国人群特征:研究明确了c.640-801G>A为中国南京地区新生儿中的高频致病变异,这一发现与台湾地区的报道有相似之处,但频率存在差异,为理解法布里病在中国人群中的遗传特征增添了新信息。

七、 其他有价值的讨论与局限性 研究还就溶鞘脂三己糖酰基鞘氨醇(Lyso-Gb3)这一生物标志物在新生儿筛查中的应用进行了讨论,指出尽管Lyso-Gb3对诊断和监测治疗有重要价值,但由于其检测需血浆样本、平台要求特殊、且在女性和迟发型患者中基线水平较低,目前尚不适合作为大规模新生儿筛查的一线工具。未来,将Lyso-Gb3与酶活性或基因筛查联合应用可能具有前景。

作者也客观指出了本研究的局限性:1) 样本来源为单中心,地域范围有限;2) 用于建立酶活性阈值的阴性样本数量相对有限,设定的阈值可能偏于保守;3) GLA基因筛查本身存在假阴性风险(如无法检出未知新发变异、深度内含子变异等),且阳性新生儿尚未出现症状,其最终临床转归需长期随访确认。因此,采用多种检测方法相结合的筛查策略有望进一步提高效率。

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