新突破！广西3671例新生儿三代测序地贫筛查多中心临床研究

来源：贝瑞基因

前沿速递

　　近日，由广西医科大学第二附属医院、北海市人民医院和钦州市妇幼保健院联合开展的基于第三代测序技术的新生儿地中海贫血基因筛查前瞻性多中心临床研究成果以“A Prospective Multi-Center Newborn Screening for Thalassemia by Comprehensive Analysis of Thalassemia Alleles(CATSA)Based Single Molecule Real-Time Sequencing in Guangxi,China”为题发表于国际新生儿筛查学会官方期刊Int.J.Neonatal Screen。该项目由贝瑞基因提供技术支持。

　　该研究采用单分子实时测序技术(SMRT)，对广西地区3,671名新生儿开展地中海贫血基因筛查，绘制了该地区新生儿人群地中海贫血遗传变异图谱，揭示了地贫基因突变的复杂性与多样性。在地贫精准防控方面，该技术可实现中间型地中海贫血新生儿的早期识别，有效弥补了传统检测方法的漏诊短板，为地中海贫血高发地区提供了可靠的精准筛查工具。

研究背景

　　据流行病学数据显示，中国约有3000万人携带地贫基因变异，约有30万人患有中间型或重型地贫。为了防控地贫，广西启动了多项地贫防治项目，包括为计划妊娠的夫妇提供免费携带者筛查、对筛查阳性者进行确诊遗传分析，以及对高风险家庭进行产前诊断，并对患有重型地中海贫血的胎儿进行医疗干预，这一系列举措是目前预防和控制地贫的最佳策略。然而，鉴于中国的婚前和产前筛查项目并非强制性，仅依靠这些策略很难完全实现地贫的防控目标。因此，应开展普遍的新生儿地贫筛查，以便尽早提供干预治疗，特别是对于未接受地贫筛查服务的夫妇所生的婴儿。尽管新生儿地中海贫血筛查具有关键作用，但其进展远远落后于携带者筛查和产前诊断策略。

　　传统上，用于地贫筛查和诊断的方法包括血液检查、血红蛋白电泳以及基因检测，但仍存在一些局限性。首先，由于指标正常，血液学检测会漏检静止型地贫。其次，中国人群中已收录的α-地贫基因变异超过100种，β-地贫基因变异超过140种，并且仍有更多新的变异不断被发现。常规的Gap-PCR和RDB方法仅检测中国人群中常见的20余种变异，会漏检罕见且复杂的变异，导致漏诊和误诊。二代测序技术(NGS)可以扩大地贫基因变异的检测范围，但短读长测序的特性限制了其在临床中的广泛应用。

　　近年来，基于单分子实时(SMRT)测序技术的全面检测地贫的方法(CATSA)已被证实为一种更准确、更全面的策略，用于检测地贫基因的常见和罕见变异，并在携带者筛查、产前诊断和新生儿筛查方面相较于传统方法展现出显著优势。

　　“广西模式”体现了对地中海贫血的一种成功的、综合性的公共卫生应对措施，并为其他高发地区提供了基准。因此，在广西地区采用SMRT测序技术进行前瞻性、多中心的新生儿地中海贫血筛查，旨在探讨该亚人群中的地中海贫血流行病学特征。

研究方法

入组人群

　　广西共招募3,671名新生儿，其中南宁市1,574名、北海市1,148名、钦州市949名。

检测方法

　　采用SMRT测序技术(基于CATSA方法)，覆盖HBA1、HBA2、HBB、HBD基因及HS-40调控区，检测单核苷酸变异(SNV)、插入缺失(InDel)及结构变异。

研究结果

01

地中海贫血携带者频率

　　在3,671名新生儿中，地贫总携带率为26.04%(956名)。

　　其中，α-地贫最常见(18.31%，672例)，其次为β-地贫(6.21%，228例)、α/β-复合地贫(1.50%，55例)和δ-地贫(0.03%，1例)。

　　从地理分布来看，南宁市携带率为30.37%、钦州市为30.24%、北海市为16.64%。

表1新生儿地贫携带者频率

02

地中海贫血变异和基因型频率

α-地贫变异

　　共检出9种具有临床意义的α-地贫变异，包括5种缺失型和4种非缺失型。

　　最常见变异为--SEA，其次为-α3.7、αWSα、-α4.2、αCSα、αQSα等热点变异。

　　最常见的基因型为--SEA/αα(40.03%)，其次为-α3.7/αα(21.43%)和αWSα/αα(12.35%)。

　　另外，发现2种罕见变异-α2.4和Init CD(ATG>A-G)。

　　发现中间型α-地贫(Hb H病)12例(1.79%，来自南宁市和钦州市)；轻型α-地贫357例(53.13%)；静止型α-地贫303例(45.09%)。

β-地贫变异

　　共检出11种β-地贫变异，均为点突变。

　　最常见变异包括CD41/42(-TTCT)(36.75%)、CD17(A>T)(25.09%)和-28(A>G)(10.25%)。

　　常见基因型为CD41/42杂合子(35.53%)，其次为CD17(A>T)(24.12%)和-28(A>G)(10.96%)。

　　另外，发现2种罕见变异-50(G>A)和IVS-II-5(G>C)。

　　发现中间型β-地贫2例，CD17(A>T)合并αααanti3.7三联体，这会加剧α/β链失衡，导致表型从轻型转为中间型(图1B)。

图1地贫基因变异IGV图

(A)--SEA/-α3.7合并Hb New York杂合子

(B)CD17(A>T)合并αααanti3.7

　　(C)--SEA/αααanti3.7合并CD41/42(-TTCT)

αβ-复合地贫变异

　　αβ-复合地贫携带率为1.50%(55/3571)。呈现多种基因型，78%以上为常见α-地贫缺失(--SEA/αα,-α3.7/αα,-α4.2/αα)合并β-地贫点突变。

　　1名新生儿为αβ-复合地贫携带者，同时携带α-地贫缺失突变、αααanti3.7三联体和β-地贫点突变，使其表型更复杂(图1C)。除了常见地贫外，还发现1名δ-地贫携带者(HBD:c.127T>C)。

表2αβ-复合型地贫基因型分布

03

α-珠蛋白基因结构变异

　　α-珠蛋白基因结构变异的携带率为1.28%。包括25例αααanti3.7、12例αααanti4.2、8例HKαα和2例antiHKαα。在αααanti3.7三联体中，4例合并α-地贫，2例合并β-地贫，1例同时合并α-和β-地贫；在αααanti4.2三联体中，仅1例合并α-地贫。

04

其他类型的血红蛋白病

　　异常血红蛋白变异的携带率为0.93%。共检出11种变异，Hb Hekinan II发生率最高(35.29%)。其中，8名新生儿同时携带异常血红蛋白变异和地贫变异。

表3α-珠蛋白基因结构变异和异常血红蛋白变异分布

总结及展望

　　本研究采用基于单分子实时测序(SMRT)的CATSA分析方法，对广西多中心3,671名新生儿开展前瞻性地中海贫血基因筛查，系统解析并报道新生儿人群地中海贫血基因组变异图谱，同时验证了CATSA方法应用于新生儿地贫筛查的临床实用价值。

绘制了广西新生儿地贫基因组图谱：

　　广西新生儿地贫携带率高达26%，CATSA方法揭示了传统方法无法捕捉的罕见变异和复合基因型，扩展了广西地区地贫基因变异谱。

　　广西地贫基因组图谱呈现亚区域差异，北海市携带率显著低于南宁市和钦州市，且无中间型病例，可能与经济、人口构成和迁徙有关。广西最常见α-地贫和β-地贫变异分别是--SEA和CD41/42(-TTCT)，这与贵州、湖南、海南南部等地不同。

　　新生儿中间型地贫占比为0.38%(14名)，需要长期管理和个体化治疗。其中2名中间型β-地贫(CD17(A>T)合并αααanti3.7)若用常规方法会被漏诊，这凸显了将三代测序新生儿筛查整合到地贫防控体系的临床必要性。

CATSA在新生儿筛查中的优势：

　　更全面，一次检测覆盖α/β/δ-珠蛋白基因变异，包括常见、罕见、复杂结构变异。

　　更精准，更准确地发现中间型地贫，如常规方法易漏筛的α-三联体合并β-地贫导致的中间型地贫。

　　更省时，可直接确定变异顺/反式构型，节省了召回父母进行家系验证的时间。

　　本研究提供了CATSA方法作为新生儿地中海贫血筛查的一种全面且准确方法的依据，随着测序成本的降低，CATSA方法作为新生儿人群一线筛查方案愈发可行，尤其适用于地中海贫血高发地区。在地贫精准防控的时代，这些真实世界数据将为制定和优化广西地区地中海贫血预防策略提供依据。