产前筛查是预防出生缺陷的一道重要防线。传统的产前筛查依赖于超声成像、母体血清学标志物，但存在检出率低，假阳性高等局限性。开展于2012年的无创产前检测（NIPT）目前已成为一线产前筛查技术，却同样存在壁垒：现有技术主要筛查染色体异常，但对单基因病却束手无策，而在所有出生缺陷中，由单基因病引起的占比为7.5%~12%，把单基因病纳入无创产前筛查的范围是NIPT的技术难点也是进一步发展方向。
在早先创新性提出可同步筛查染色体非整倍体、染色体微缺失综合征和单基因显性遗传病的综合性无创产前筛查技术--协同等位基因靶向富集测序的基础上（该成果于2022 年 10 月 13 日发表于《细胞发现》杂志），2024年1月22日，复旦大学生殖与发育研究院黄荷凤院士、张静澜研究员、徐晨明研究员联合浙江大学张丹教授、国家卫健委出生缺陷研究与预防重点实验室/湖南省儿童医院王华教授共同在国际医学期刊《自然-医学》（影响因子82.9）上发表了题为《基于游离DNA的前瞻性多种类遗传病产前筛查》的研究成果，明确通过创新性的综合性无创产前筛查技术（cfDNA综合筛查），可以检测孕妇血浆中的游离DNA，从而全面筛查胎儿不同类型的遗传变异，实现更加精准的产前和围产期管理，填补了产前筛查技术中单基因病筛查的空白。
由于隐性遗传病多数为父母来源，孕前携带者筛查可提前明确生育风险，通过生育指导来防控出生缺陷；但显性单基因疾病以新发突变为主，无法通过检测父母排除风险，胎儿发育过程中没有严重结构异常的单基因病可能会在超声筛查中被漏检，是当前出生缺陷防控领域的薄弱环节。与此同时，由于胎儿游离DNA在母体血液中的比例相对较低，传统方法在母体背景下检测胎儿的单基因变异通常较为困难。团队通过早前临床研究发现，cfDNA综合筛查技术克服了这一技术壁垒，同时覆盖了染色体非整倍体、染色体微缺失和单基因变异这三种最主要的人类遗传变异，扩展了无创产前筛查的检测范围，同时提高了检测准确性：灵敏度100%，特异性99.3%。然而在真实的临床场景下，该综合筛查技术的实际临床性能仍有待阐明。为此，团队开始了为期一年多的前瞻性、多中心观察性研究。
该研究将1090名参与者的筛查结果与产前或产后诊断结果进行了比较，在135名孕妇中检测出了基因变异。（图1）在876个超声怀疑有结构异常的胎儿中，cfDNA综合筛查发现了55个非整倍体、6个微缺失和37个单基因致病变异。研究结果证实，将目标单基因病与染色体异常同时纳入筛查，不仅使检出率提高了60.7%（图2），还可以揭示与表型相关的关键数据。例如，其中32.6%表现有淋巴系统异常的胎儿，检出染色体异常，而仅4.3%的病例由致病变异引起。在骨骼畸形胎儿中，23.5%检出单基因致病变异，而染色体异常的比例仅为1.2%。
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图1：针对染色体非整倍体、微缺失、单基因遗传疾病的综合性无创产前筛查前瞻性、多中心临床研究
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图2：综合性无创产前筛查在胎儿结构异常的妊娠中诊断性遗传变异的检出率
值得特别注意的是，cfDNA综合筛查在孕早期发现无症状胎儿（如软骨发育不全胎儿）和影像学方法不易发现的神经缺陷方面具有重要意义。
一些单基因疾病（如Rett综合征）在产前可能不表现任何症状，即便接受产前超声波检查也无法检出，而其他一些病症（如软骨发育不全）可能直到孕中期或晚期才通过超声波检查发现。细胞游离DNA的综合性筛查可以在孕早期发现尚未表现症状的患病胎儿，这对临床决策至关重要。该研究展示了在真实临床情境下对高风险孕妇进行全面筛查的临床研究结果，例如，在37个单基因病胎儿中，有13个检出与产后神经系统损伤（如学习障碍、发育迟缓和智力障碍）相关的致病变异（根据美国医学遗传学和基因组学学会变异解读指南定级），但未在产前表现出大脑或中枢神经系统异常。这也意味着，cfDNA综合筛查准确识别高危妊娠中染色体和单基因水平的胎儿致病性变异，在产前筛查领域具有重要意义。
在具体的临床应用上，该研究提出了一个临床优先级体系 “SEPH”，优先纳入表型严重（severe outcome）、早期发病(early onset)、发病率较高 (prevalent incidence)且检测方法学性能高（high performance）的疾病，以此为原则扩展到普通孕妇群体的产前筛查中，一次采集孕妇外周血就可完成对所有常见变异的同步检测，真正实现孕妇的全面无创产前筛查。
作为中国妇产科学的发祥地之一，复旦大学附属妇产科医院在国内最早开展出生缺陷精准阻断、早筛早诊早治和示范推广工作，不仅创建了首个基于遗传咨询－突变基因鉴定－胚胎植入前遗传学诊断－胎儿遗传学诊断－新生儿筛查的规模化临床诊治平台，同时首次实施社区人群“孕前检查”试点、并提出孕前风险人群分类中国方案。
在孕前筛查上，医院在国内率先开展胎儿结构畸形超声和MRI诊断；同时最早开展围产期出生缺陷多学科联合诊治；首次成功实施子宫外产时处理；并与北京协和医院等80余家单位成立“红房子出生缺陷联盟”，建立国内首个出生缺陷基因云诊疗平台，实现高效远程会诊，开设转诊双向绿色通道，在技术创新、临床转化和应用推广方面形成了系列突出优势。此次研究成果突破性地提升了胎儿遗传性疾病的检出率，将高发、严重、新发突变为主的显性单基因病纳入检测范围，有效预防了严重致残、致死性疾病胎儿的出生，也为出生缺陷的主动干预提供了精准的证据。随着研究的深入和技术的完善，未来有望为孕妇提供更安全、更准确的产前筛查服务，也是是未来无创产前筛查技术的发展方向。
复旦大学附属妇产科医院张静澜、吴琰婷、陈松长， 浙江大学医学院附属妇产科医院罗琼、湖南省妇幼保健院席惠为本文的的共同第一作者。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41591-023-02774-x
