遗传病基因检测解决方案

我国出生缺陷总发生率约为5.6%，单基因遗传病在各种导致出生缺陷的原因中约占22.2％。单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病，种类多达9000余种，如地中海贫血、苯丙酮尿症、脊髓性肌肉萎缩症等，合并发病率高达1/100，远高于我国唐氏综合征的发生率 (1/680)，而且多数单基因遗传病会致死、致畸或致残，仅5%有有效的治疗药物，但治疗费用昂贵。而单基因遗传病的携带者夫妻往往没有任何症状，却有生育遗传病患儿的风险，且通常无法在常规的产检中检查出异常，直到患儿出生后才得以发现。所以针对高发的单基因遗传病在婚前或者孕前进行相应的基因检测十分有必要。以脊髓性肌萎缩症（spinal muscular atrophy,SMA）为例，它是由于脊髓运动神经元退行性变，导致骨骼肌萎缩和全身肌肉萎缩的遗传性神经肌肉疾病，是儿童最常见的神经肌肉病。携带率为1/47~1/72 ，SMA的致病基因位于5q13的运动神经元生存基因SMN，该基因有两个反向重复拷贝，端粒侧的SMN1基因和着丝粒侧的SMN2基因[1]。Alias L等人的研究表面，90%以上的SMA患者存在SMN1基因纯合缺失，其余为杂合缺失、点突变或基因转化[2]。SMN2拷贝数是当前公认的SMA修饰因子，患者的SMN2拷贝数越多表型越轻，在国内外管理共识中将SMN2拷贝数作为SMA诊断的标准步骤之一[3]。

SMA发生双等位基因的致病变异是SMA诊断的主要依据，检测的目标基因为SMN1和SMN2。当前SMA检测主要技术分为两类，多重连接探针扩增（MLPA）和荧光定量PCR进行检测。近年来随着数字PCR技术的发展，逐渐出现了基于数字PCR平台的SMA检测技术。数字PCR技术可以以管家基因序列为内参，同时对SMN1和SMN2基因进行绝对定量[4]。但当前该方法多依赖于国外平台，造成单次使用成本非常昂贵，极大限制了其在临床中的大量应用。此外目前数字PCR系统的重大的局限是分步骤，非自动化 ，即液滴生成，PCR反应和液滴检测分别在不同的仪器上进行，这个技术路线造成操作步骤繁琐，样本非封闭容易造成污染，样本或芯片需要在不同仪器间手动转移等缺点。博瑞生物基于自主研发的液滴数字PCR平台的全自动SMA检测系统，同时对SMN1和SMN2基因进行绝对定量。实现在数字PCR平台上进行全自动反应，避免传统数字PCR需要将液滴生成、扩增、检测分为多个步骤造成的操作上的偏差。相比于MLPA法，该方法操作简便，克服了对样本浓度的要求，可用于全血或干血片样本。对比荧光定量PCR法，该方法不需依赖于标准曲线可以实现绝对定量，并能同时对SMN1和SMN2基因进行定量。相比于传统数字PCR平台，该方法可以在封闭的反应体系内实现液滴生成、PCR扩增、产物分析的过程，操作简便，自主研发的数字PCR平台成本可控，具备大范围用于临床的潜质。

[1] Ruhno C , Mcgovern V L , Avenarius M R , et al. Complete sequencing of the SMN2 gene in SMA patients detects SMN gene deletion junctions and variants in SMN2 that modify the SMA phenotype[J]. Human Genetics, 2019.

[2] Laura A , Sara B , Maite C , et al. Utility of two SMN1 variants to improve spinal muscular atrophy carrier diagnosis and genetic counselling[J]. European Journal of Human Genetics, 2018.

[3]京医学会罕见病分会,北京医学会医学遗传学分会,北京医学会神经病学分会神经肌肉病学组,等.脊髓性肌萎缩症多学科管理专家共识[J].中华医学杂志,2019,99(19):1460-1467.

[4] Noemi V F , Dimitar G , Kimiyo R , et al. Multiplex Droplet Digital PCR Method Applicable to Newborn Screening, Carrier Status, and Assessment of Spinal Muscular Atrophy[J]. Clinical Chemistry, 2018(12):clinchem.2018.293712.