Early Check 项目中新生儿测序筛查（gNBS）的标准化Panel筛选与临床检测应用
- boke
- 2025-09-16
- 2:25 下午
研究背景与目标
新生儿筛查（NBS）的核心目标是早期识别可干预遗传病，以降低发病率与死亡率。近年来，两大进展为 NBS 带来机遇：一是罕见病新型疗法快速研发，二是基因组测序（GS）技术在公共卫生场景的可行性提升。然而，当前全球十余项gNBS研究中，“基因 – 疾病对”的筛选方法差异显著，导致基因列表重叠率低，阻碍跨研究比较与成果转化。
美国 Early Check 项目通过 “标准化Panel筛选+ 公共卫生场景应用”，开发了以 “可干预性” 为核心的标准化基因Panel，筛选形成高可干预性的 Panel 1 与潜在可干预性的 Panel 2，并在公共卫生场景中开展扩大gNBS。
项目第一阶段：Panel筛选逻辑，2021年启动采用GS技术筛查数百种罕见单基因疾病，基于“可干预性” 分层筛选逻辑确定筛选Panel；第二阶段：检测应用实例，2023年9月-2024年5月，招募参与者并应用Panel检测。以上研究分别于2024年9月、2025年9月在《Genetics in Medicine》、《Nature Medicine》上发表相应研究成果。
第一部分
Panel筛选逻辑
为确保纳入“基因 – 疾病对”的 “可干预性”与 “临床价值”，项目组建专业工作组（GPWG），筛选阶段通过 “基于年龄的半定量评分体系（ASQM）” 结合专家评审，确定 Panel 1 含 178 个“基因 – 疾病对”（169 个独特基因）、Panel 2 含 29 个“基因 – 疾病对”（29 个独特基因）。
1. 基因Panel工作组（GPWG）组建
2021 年成立的 GPWG 是筛选核心团队，成员涵盖 14 名跨领域专家：4 名临床遗传学家、1 名儿科医生、5 名遗传咨询师、1 名社会科学家（遗传咨询背景）、1 名遗传流行病学家、1 名转化基因组研究员及 1 名仅参与 Panel 2 评审的临床心理学家。成员均具备 NBS 或基因组测序经验，包括前 “新生儿与儿童遗传性疾病咨询委员会”主席、ClinGen 可干预性工作组成员，确保筛选决策的专业性与权威性。
2．分层筛选框架设计
框架核心是 “以可干预性为导向，区分高优先级与潜在优先级”，Panel 1 与 Panel 2 的筛选标准各有侧重，且均需通过技术与临床可行性验证。
Panel 1
Panel 1 （必筛，高可干预性）定位为 “与美国推荐统一筛查Panel（RUSP）核心疾病可比”：
标准：仅纳入 “生命前 2 年需启动干预”的疾病，参考 ASQM 评分（优先≥13 分），自动包含可测序的 RUSP 核心疾病（如囊性纤维化）；
结果：178 个“基因 – 疾病对”（169 个独特基因），非 RUSP 疾病具备 “类 RUSP 属性”。
Panel 2
Panel 2 （可选，潜在可干预性）定位为 “未来可能升级至 Panel 1 的储备Panel”：
标准：纳入 “有获批疗法但缺新生儿干预证据” 或 “有儿童临床试验”的疾病（如杜氏肌营养不良）；
结果：29 个“基因 – 疾病对”（29 个独特基因）。
3. 技术与临床可行性评估
筛选后的“基因 – 疾病对”需通过临床诊断实验室验证，剔除存在技术局限或临床报告风险的条目，最终 14 个“基因 – 疾病对”因技术局限性、临床风险及变异报告规则被剔除。
4. 跨研究比较结果
与 GUARDIAN 研究（同合作实验室）：Panel 1 “基因 – 疾病对”重叠率 49%（共 87 个重叠条目），差异可能源于筛选方法不同；
与 6 项研究共识基因列表（55 个基因）：47 个纳入 Panel 1，3 个（SLC25A15、SLC25A20、SLC2A1）因 “干预证据不足” 纳入 Panel 2，后续计划将 SLC2A1 调整至 Panel 1。
Figure 1 Early Check gene panel frameworks.
Table1 Examples of gene-condition pairs that were and were not approved for Panel 1by the Gene Panel Working Group.
第二部分
检测应用实例
2023 年 9 月至 2024 年 5 月（8.5 个月），项目基于上述Panel及干血斑（DBS）样本开展全州范围 gNBS 实践，共完成 1979 名新生儿筛查，验证了Panel在公共卫生场景的应用效果。
1.入组招募及人群特征
1.1招募情况
邮寄招募：向 42434 个新生儿家庭发送招募信，响应率约 5%（每 100 封信招募 5 人）；
医院招募：接触 816 名产后母亲，71% 愿了解项目，32% 当场报名。
1.2人群特征
白人占比 58.8%（州占比 50.8%），黑人（7.3% vs 州 20.8%）、西班牙裔（5.2% vs 州 19.8%）覆盖不足。
2.筛查设计与执行
2.1 Panel选择
Panel 1：所有 1979 名新生儿均接受筛查（必筛）；
Panel 2：82.9% 的家长选择额外筛查，但少数族裔母亲选择率显著更低（非裔 OR=0.37，西班牙裔 OR=0.43），可能与知情同意理解度、医疗信任度相关。
2.2 成功筛查率：93%（2125 名注册者中 1979 人完成）。
Figure 2 Rubric for categorizing screen-positive results.
3.筛查阳性结果
总阳性率：2.5%（50/1979 人），1 人同时携带 SCN1A（癫痫相关）与 MITF（黑色素瘤风险相关）双阳性。
Panel分布：Panel 1 占 47 例（94%），Panel 2 占 4 例（6%）。
核心病因：G6PD 缺乏症占阳性近半数（24 例，阳性率 1.2%），MITF 基因变异（脱靶结果，关联黑色素瘤风险）占 12 例（24%）。
调整后阳性率：排除 MITF 脱靶结果后为 2.0%，再排除 G6PD 后为 0.8%（更接近临床核心干预需求）。
Table 2 Results and follow-up metrics for 51 screen-positive results in 50 participants
4.验证与随访
后续检测依从性：74% 的家长同意进一步验证，64% 提供口腔拭子，所有筛查变异均获实验室确认；17 人未完成验证，多为 G6PD/MITF 等非紧急情况。
额外评估：7 人需专项检测（如听力评估、生化检测），6 人完成，其中 2 人确诊听力损失（SLC26A4、TMPRSS3 基因变异）。
婴儿期外显率：多数阳性新生儿无症状，仅 6 人出现相关症状（3 例听力损失、5 例 G6PD 相关黄疸、1 例 SCN1A 相关癫痫样发作，其中 1 例为重叠症状）。
5.临床应用案例
早干预改善结局：SLC26A4 阳性婴儿新生儿期听力筛查通过，但 15 周随访发现听力下降趋势，8 个月佩戴助听器，18 个月已掌握 30-40 个单词 + 手语。
纠正误诊：TMPRSS3 阳性婴儿初诊为先天性巨细胞病毒感染，gNBS 明确为基因相关性听力损失，避免不必要的抗病毒治疗。
不确定性管理：Panel 2 中 MECP2 阳性（关联瑞特综合征）婴儿，8 个月神经发育正常，计划 2 岁再评估，平衡 “早期预警” 与 “过度焦虑”。
6.假阴性分析
gNBS 灵敏度（外显子组测序 88%）低于标准 NBS（串联质谱 99%），共发现 3 例假阴性，分三类：
技术性假阴性：镰状细胞病，gNBS 初判阴性，复核发现 HBB 纯合变异，因分析疏漏导致误判。
分类性假阴性：晚发性庞贝病，标准 NBS 检出 GAA 基因 P 变异 + 意义未明变异（VUS），gNBS 因不报告 VUS 仅判为携带者。
病因覆盖不足假阴性：先天性甲减，部分病例非单基因遗传，gNBS 未涵盖所有病因，无法确定是否可检测。
7. 分子诊断分类（标准化体系）
为统一结果解读，项目建立分子诊断分类体系，50 例阳性结果分布如下：
真阳性 / 疑似真阳性：28 例（55%），均获专科转诊与干预指导；
需延长随访：4 例（8%），可能为真阳性但症状未显现（如 MECP2 变异）；
假阳性：17 例（34%），含 12 例表型假阳性（脱靶，如 MITF）、5 例等位基因假阳性（如顺式变异、隐性基因杂合子）；
假阴性：2 例（4%，技术性、分类性各 1 例）。
Table 3 Molecular diagnoses and result classification for the 50 screen-positive Early Check participants
第三部分
结论与挑战、展望
Early Check 项目构建的 “基于 ASQM 的分层筛选框架”，为新生儿测序Panel提供了透明、可重复的筛选方法，Panel 1 中非 RUSP 疾病的 “类 RUSP 属性” 证明其具备纳入公共卫生 NBS 的潜力；而 gNBS 应用实践验证了技术可行性，2.5% 的阳性率与临床效用案例（如听力损失早干预）凸显其补充价值。
然而，人群代表性不足、周转时间长、灵敏度低于标准 NBS 等问题，提示 gNBS 暂不能取代传统 NBS，需通过 “统一标准、技术升级、长期验证”逐步完善。
未来，随着跨研究协作深化与利益相关方参与，该框架与实践经验可为全球 gNBS 的公共卫生转化提供关键参考。
1.核心挑战
1.1筛选框架局限：人工整理与评审耗时耗力；主观性风险：GPWG 成员构成可能影响决策。
1.2检测应用问题：人群代表性不足、检测及报告周期长（无法满足紧急干预需求，如早发型代谢病）、资源压力、成本高。
2.未来方向
2.1 框架优化与标准化：
跨研究协作：依托 “国际新生儿测序联盟（ICoNS）”，推动建立全球统一的“基因 – 疾病对”筛选标准，减少研究间差异；
利益相关方参与：纳入患者家庭、少数族裔代表、初级保健医生，评估其对 “可干预性” 的优先级认知，平衡技术标准与实际需求。
2.2 技术与流程升级
技术整合：结合短读长（降成本）与长读长测序（提升复杂变异检测能力），整合串联质谱与 gNBS，互补提升灵敏度；
流程简化：优化 DBS 样本处理流程（如自动化 DNA 提取），缩短周转时间至 2 周内；开发多语言知情同意工具，提升少数族裔 Panel 2 选择率。
2.3 长期验证
临床结局研究：开展 5-10 年随访，验证 gNBS 早期干预对疾病预后的改善效果（如智力发育、并发症发生率）；
卫生经济学评估：测算 gNBS 的成本效益（如避免重症监护的费用节约），为公共卫生报销提供依据。
参考文献：
1.Heidi L. Cope, et al. A systematic framework for selecting gene-condition pairs for inclusion in newborn sequencing panels: Early Check implementation. Genetics in Medicine (2024) 26, 101290. https://doi.org/10.1016/j.gim.2024.101290
2.Heidi L. Cope, et al. Feasibility and clinical utility of expanded genomic newborn screening in the Early Check program. Nature medicine 05 September 2025. https://doi.org/10.1038/s41591-025-03945-8