出 生 缺 陷 与 遗 传 性 疾 病 的 转 化 医 学 实 践 郭 永 研 究 员 博 士 生 导 师 清 华 大 学 1
出 生 缺 陷 三 级 预 防 措 施 一 级 预 防 措 施 广 泛 开 展 一 级 预 防 是 指 防 止 出 生 缺 陷 儿 的 发 生, 具 体 措 施 包 括 健 康 教 育 婚 前 医 学 检 查 孕 前 保 健 遗 传 咨 询 计 划 生 育 最 佳 生 育 年 龄 选 择 增 补 叶 酸 孕 早 期 保 健 等 二 级 预 防 措 施 逐 步 落 实 二 级 预 防 是 指 减 少 严 重 出 生 缺 陷 儿 的 出 生, 主 要 是 在 孕 期 通 过 早 发 现 早 诊 断 和 早 采 取 措 施, 以 减 少 严 重 出 生 缺 陷 儿 的 出 生 三 级 预 防 措 施 不 断 推 进 三 级 预 防 是 指 出 生 缺 陷 患 儿 出 生 后 采 取 及 时 有 效 的 诊 断 治 疗 和 康 复, 以 提 高 患 儿 的 生 活 质 量, 防 止 病 残, 促 进 健 康 中 国 出 生 缺 陷 防 治 报 告 2012) 2
突 破 关 键 技 术 预 防 出 生 缺 陷 加 强 出 生 缺 陷 防 治 研 究, 综 合 开 展 孕 前 孕 产 期 和 婴 幼 儿 期 的 危 险 因 素 识 别 风 险 评 估 监 测 预 警 以 及 早 期 干 预 等 关 键 技 术 研 究, 优 化 完 善 适 合 中 国 人 群 的 出 生 缺 陷 三 级 预 防 整 体 技 术 方 案 国 家 医 学 科 技 发 展 十 二 五 规 划 3
出 生 缺 陷 相 关 的 转 化 医 学 实 践 遗 传 性 耳 聋 染 色 体 异 常 遗 传 代 谢 病 4
1 遗 传 性 耳 聋 的 分 子 诊 断
中 国 听 力 残 疾 现 状 听 力 33% 精 神 7% 多 重 16% 智 力 7% 言 语 2% 视 力 15% 肢 体 20% 我 国 残 疾 人 群 有 8296 万, 其 中 听 力 残 疾 人 群 有 2780 万, 居 各 类 残 疾 之 首 (33%) 7 岁 以 下 的 聋 哑 儿 童 高 达 80 万! 数 据 来 自 : 中 国 听 力 残 疾 人 群 现 状 及 致 残 原 因 分 析, 中 华 流 行 病 学 杂 志,29(7), 2008 6
301医院组织全国流调并提出需求 C Clinics 临床 发现 中国聋儿遗传因素致聋比例为55% 针对 先天性耳聋 药物致聋 大前庭水管综合征 的4 个基因 GJB2, GJB3, 12SrRNA 和 PDS 中的 9 个突变位点覆盖中国80%的遗传性耳聋 7 快速 低成本检测
清 华 大 学 研 究 用 芯 片 实 现 分 子 诊 断 UR:University Research 大 学 研 究 Human Mutation, 29:306-314, 2008 8
博 奥 公 司 将 研 究 成 果 转 化 为 有 证 产 品 IN:Industry 工 业 多 指 标 : 同 时 检 测 针 对 先 天 性 耳 聋 药 物 致 聋 大 前 庭 水 管 综 合 征 4 个 基 因 (GJB2, GJB3, 12SrRNA 和 PDS ) 中 的 9 个 突 变 位 点 ( 覆 盖 约 80% 遗 传 性 耳 聋 ) 1555A>G 高 通 量 : 只 需 5 小 时 ( 比 传 统 毛 细 管 电 泳 测 序 法 快 3 倍 ) 高 精 度 :301 医 院 协 和 医 院 和 吉 大 第 一 医 院 对 1088 例 临 床 样 本 作 双 盲 对 照 实 验 证 明 芯 片 与 测 序 法 符 合 率 为 100% 1494C>T 遗 传 性 耳 聋 检 测 芯 片 试 剂 盒 芯 片 杂 交 仪 芯 片 洗 干 仪 激 光 共 焦 扫 描 仪 自 动 判 读 软 件 获 国 家 医 疗 器 械 证 (2009) 9
创 新 产 品 的 政 府 政 策 及 沟 通 G:Government 政 府 物 价 医 保 10
案 例 一 : 先 天 性 重 度 以 上 感 音 神 经 性 耳 聋 熊 1&2,GJB2 基 因 235delC 纯 合 突 变 Xiong 3,GJB2 Gene 235delC 杂 合 突 变 301 医 院 11
案 例 二 : 双 侧 前 庭 导 水 管 扩 大 王 父 亲 29 岁 正 常 IVS7-2A>G 杂 合 突 变 宋 母 亲 29 岁 正 常 IVS7-2A>G 杂 合 突 变 王 女 儿 5 岁 双 侧 感 音 神 经 性 聋 IVS7-2A>G 纯 合 突 变 IVS7-2A>G 杂 合 IVS7-2A>G 杂 合 IVS7-2A>G 纯 合 同 仁 医 院 : 因 说 话 不 清,5 岁 才 被 发 现
案 例 三 : 药 物 性 耳 聋 1555 突 变 探 针 线 粒 体 A1555G 均 质 在 中 国 聋 儿 康 复 中 心, 照 片 中 的 小 女 孩 被 检 测 出 药 物 性 耳 聋, 在 专 家 的 建 议 下, 小 女 孩 的 母 亲 姨 舅 舅 都 进 行 了 耳 聋 基 因 检 测, 都 被 诊 断 为 药 物 性 耳 聋 易 感 基 因 携 带 者, 他 们 将 终 身 禁 用 所 有 氨 基 糖 甙 类 药 物 13
预 防 一 针 致 聋 发 生 所 有 被 诊 断 为 药 物 性 耳 聋 基 因 的 携 带 者, 都 将 终 身 禁 用 上 面 所 列 所 有 的 氨 基 糖 甙 类 药 物, 否 则 就 会 导 致 一 针 致 聋 14
筛 查 卡 片 直 观 通 俗 15
2 胎 儿 染 色 体 非 整 倍 体 无 创 筛 查
染 色 体 是 遗 传 物 质 基 因 的 载 体 染 色 体 是 细 胞 核 中 载 有 遗 传 信 息 ( 基 因 ) 的 物 质, 在 显 微 镜 下 呈 丝 状 或 棒 状, 由 核 酸 和 蛋 白 质 组 成, 在 细 胞 发 生 有 丝 分 裂 时 期 容 易 被 碱 性 染 料 着 色, 因 此 而 得 名 染 色 体 在 细 胞 分 裂 之 前 才 形 成 在 细 胞 的 代 谢 期 或 间 期, 染 色 体 分 散 成 一 级 结 构 或 伸 展 开 的 DNA 分 子, 组 成 细 胞 核 内 的 染 色 质 或 核 质 染 色 体 的 形 态 以 中 期 时 最 为 典 型 每 条 染 色 体 由 两 条 染 色 单 体 组 成, 中 间 狭 窄 处 称 为 着 丝 点 (centromere), 它 将 染 色 体 分 为 短 臂 (p) 和 长 臂 (q) 染 色 体 的 主 要 化 学 成 份 是 脱 氧 核 糖 核 酸 (DNA) 和 蛋 白 质, 是 遗 传 物 质 基 因 的 载 体 正 常 人 体 细 胞 染 色 体 数 为 二 倍 体, 共 有 46 条 染 色 体 : 22 对 常 染 色 体 和 1 对 性 染 色 体 9q34.1 即 表 示 9 号 染 色 体 长 臂 第 3 区 第 4 条 带 的 第 1 个 亚 带 短 臂 (p) 着 丝 点 centromere 46,XY 46,XX 长 臂 (q) 17
染 色 体 异 常 的 发 生 率 居 高 不 下 染 色 体 病 的 治 疗 还 十 分 困 难 50% 的 早 期 自 然 流 产 胎 儿 ; 1% 的 新 生 儿 ; 2% 的 超 过 35 岁 高 龄 产 妇 ; 3.7% 的 患 有 全 身 性 发 育 迟 缓 的 新 生 儿 ; 7.4% 的 患 有 孤 独 症 或 房 间 隔 缺 损 的 新 生 儿 ; 3.2%~4.9% 的 习 惯 性 流 产 夫 妇 ; 5%~10% 的 不 育 不 孕 人 群 ; 0.5% 的 普 通 人 群 18
常 见 染 色 体 非 整 倍 体 疾 病 及 临 床 特 点 名 称 病 因 发 病 率 临 床 特 点 唐 氏 综 合 征 (T21) 21- 三 体 1:600-800 1. 特 殊 面 容 智 能 低 下 伴 发 畸 形 ; 2. 多 数 ( 约 50%) 可 存 活 至 成 年 爱 德 华 氏 综 合 征 (T18) 18- 三 体 1:3500-8000 1. 多 发 畸 形 发 育 障 碍 ; 2. 存 活 困 难 : 一 半 以 上 胎 死 腹 中 帕 陶 氏 综 合 征 (T13) 13- 三 体 1:7000-20000 1. 严 重 畸 形 智 力 障 碍 ; 2. 存 活 时 间 短, 存 活 至 3 岁 者 少 于 5% 特 纳 氏 综 合 征 XO 1:2500-5000( ) 1. 躯 体 发 育 异 常 身 体 矮 小 ; 2. 第 二 性 征 不 发 育, 绝 大 多 数 不 育 克 莱 恩 费 尔 特 综 合 征 XXY 1:1000( ) 1. 绝 大 多 数 患 者 不 育 ; 2. 学 习 能 力 差, 有 认 知 障 碍 超 雌 综 合 征 XXX 1:1000( ) 1. 体 矮, 肥 胖, 眼 距 宽, 内 眦 赘 皮 等 ; 2. 部 分 患 者 有 智 力 障 碍 和 精 神 障 碍. 超 雄 综 合 征 XYY 1:1000( ) 1. 身 材 高 大, 常 有 身 体 轻 度 不 对 称 ; 2. 常 伴 有 狂 暴 倾 向 的 精 神 不 正 常.
唐 氏 综 合 征 (T21) 对 社 会 和 家 庭 的 影 响 经 济 负 担 : T21 新 生 儿 社 会 家 庭 合 计 27,777 人 / 年 6.37 万 / 人 39.06 万 / 人 126.2 亿 元 / 年 数 据 来 源 : 35 岁 以 上 高 龄 孕 妇 发 病 率 急 剧 上 升 王 斌 我 国 唐 氏 综 合 征 的 疾 病 经 济 负 担 研 究 中 国 卫 生 经 济 Vol.25, No:3 2006.3
T21/18/13 常 用 检 测 技 术 技 术 手 段 检 出 率 假 阳 性 率 流 产 风 险 适 合 孕 周 血 清 学 筛 查 60~70% 5% 无 12-20 绒 毛 膜 >99% 未 见 1-3% 10-13 穿 刺 羊 水 >99% 未 见 0.5-1% 16-21 脐 静 脉 >99% 未 见 0.5-1% 20-28 基 因 检 测 >99% <0.1% 无 12-24 资 料 来 源 : 实 用 产 前 诊 断 学
CGH 比较基因组杂交的发展 为染色体异常检测提供了新的科学利器 Comparative Genomic Hybridization (CGH) 比较基因组杂交 Science, 1992, 258:818-821 Array-based Comparative Genomic Hybridization (acgh) 基于芯片的比较基因组杂交 Gene, Chromosomes &Cancer, 1997, 20:399-407 Nature Genetics, 1998, 20:207-211 基于BAC克隆的aCGH 基于cDNA探针的aCGH Nature Genetics, 1999, 23:41-46 基于Oligo探针的aCGH Science, 2004, 305:525-528 22
染 色 体 异 常 检 测 芯 片 检 测 原 理 23
染色体异常检测芯片结果自动判读 24
3 遗 传 代 谢 病 的 检 测
遗 传 代 谢 病 定 义 遗 传 代 谢 病 (Inherited Metabolic Disorders,IMD), 是 因 维 持 机 体 正 常 代 谢 所 必 需 的 某 些 由 多 肽 和 ( 或 ) 蛋 白 组 成 的 酶 受 体 及 载 体 的 生 物 合 成 存 在 遗 传 缺 陷, 即 编 码 这 类 多 肽 ( 蛋 白 ) 的 基 因 发 生 突 变 而 导 致 的 一 系 列 疾 病 主 要 包 括 氨 基 酸 代 谢 病 有 机 酸 代 谢 病 和 脂 肪 酸 代 谢 病 大 多 为 单 基 因 病, 属 常 染 色 体 隐 性 遗 传 26
遗 传 性 代 谢 病 概 况 已 知 的 出 生 缺 陷 至 少 有 8000-10000 中, 遗 传 性 代 谢 疾 病 已 发 现 500 余 种 遗 传 性 代 谢 疾 病 的 根 本 病 因 是 染 色 体 异 常 或 基 因 突 变 引 起 的 酶 活 性 降 低 或 缺 乏 此 类 疾 病 大 多 以 神 经 系 统 症 候 为 主 要 临 床 特 点, 不 容 易 诊 断, 是 导 致 儿 童 弱 智 的 主 要 病 因 虽 然 每 种 遗 传 性 代 谢 疾 病 均 属 少 见 病 或 罕 见 病, 但 综 合 患 病 率 高, 可 达 到 1/500 遗 传 性 代 谢 疾 病 可 在 新 生 儿 早 期 幼 儿 期 儿 童 期 青 少 年 期 甚 至 成 年 期 发 病 早 期 诊 断 合 理 治 疗 是 决 定 预 后 的 关 键 其 他 出 生 缺 陷 遗 传 代 谢 病 新 生 儿 ~500 种 27
遗 传 性 代 谢 病 危 害 >80% 造 成 神 经 系 统 损 伤 智 力 低 下 顽 固 性 抽 搐 拒 食 呕 吐 昏 迷 甚 至 死 亡 遗 传 代 谢 病 的 危 害 40% 患 儿 终 身 残 疾 >70% 造 成 多 器 官 损 伤 肝 脏 肿 大 黄 疸 肝 功 能 不 全 肾 损 伤 青 光 眼 白 内 障 28
遗 传 代 谢 病 危 害 举 例 在 中 国, 每 10,000 名 新 生 儿 中, 有 1 名 苯 丙 酮 尿 症 (Phenylketonuria,PKU) 患 儿 PKU 患 儿 出 生 时 大 多 表 现 正 常, 新 生 儿 期 无 明 显 特 殊 的 临 床 症 状 未 经 治 疗 的 患 儿 3~ 4 个 月 后 逐 渐 表 现 出 智 力 运 动 发 育 落 后, 随 着 年 龄 增 长, 患 儿 智 力 低 下 越 来 越 明 显, 年 长 儿 约 60% 有 严 重 的 智 能 障 碍 仅 需 限 制 患 儿 摄 入 苯 丙 氨 酸 即 可 有 效 防 止 PKU 进 展 29
遗 传 代 谢 病 诊 断 方 法 临 床 症 状 和 体 征 : 缺 乏 特 异 性 表 现 常 规 试 验 检 测 : 缺 乏 特 异 性 标 志 物 影 像 学 检 查 : 缺 乏 特 异 性 病 理 改 变 早 期 症 状 多 无 特 异 性, 累 及 部 位 和 病 情 轻 重 差 异 很 大, 极 易 造 成 误 诊 特 殊 检 测 : 免 疫 学 方 法 : 一 次 实 验 检 测 一 种 物 质 HPLC 技 术 : 一 次 实 验 检 测 多 种 氨 基 酸 串 联 质 谱 技 术 : 一 次 实 验 检 测 多 种 氨 基 酸 与 多 种 肉 碱 二 代 测 序 技 术 : 一 次 实 验 检 测 多 个 基 因 外 显 子, 涉 及 多 种 遗 传 代 谢 病 30
串 联 质 谱 筛 查 代 谢 病 对 象 : 刚 出 生 的 婴 儿 手 段 : 采 集 足 跟 血, 用 快 速 敏 感 的 串 联 质 谱 方 法 筛 查 新 生 儿 遗 传 代 谢 病 目 的 : 在 临 床 症 状 尚 未 表 现 之 前 或 表 现 轻 微 时 早 期 发 现, 以 达 到 早 期 诊 断, 早 期 干 预, 防 止 机 体 组 织 器 官 发 生 不 可 逆 损 伤, 避 免 患 儿 发 生 智 力 低 下 严 重 疾 病 或 死 亡 目 的 31
串 联 质 谱 技 术 筛 查 疾 病 检 测 氨 基 酸 肉 碱 指 标 100 个, 疾 病 种 类 45 种 氨 基 酸 代 谢 病 苯 丙 酮 尿 症, 枫 糖 尿 症, 同 型 半 胱 氨 酸 尿 症, 酪 氨 酸 血 症 I 型, 酪 氨 酸 血 症 II 型, 组 氨 酸 血 症, 瓜 氨 酸 尿 症 17 种 有 机 酸 代 谢 病 甲 基 丙 二 酸 血 症 丙 酸 血 症 异 戊 酸 血 症 戊 二 酸 血 症 I 型 戊 二 酸 血 症 II 型 多 种 羟 化 酶 缺 乏 症, 14 种 脂 肪 酸 氧 化 缺 陷 短 链 中 链 长 链 极 长 链 酰 基 辅 酶 A 脱 氢 酶 缺 乏 症, 肉 碱 棕 榈 酰 转 运 酶 缺 乏 肉 碱 / 酰 基 肉 碱 转 位 酶 缺 乏 症 14 种 32
中 国 的 转 化 医 学 事 业 -- 合 作 推 动 进 步 G:Government 政 府 C:Clinics 临 床 CURING 治 愈 IN:Industry 工 业 UR:University Research 大 学 研 究 转 化 医 学 路 径 : 临 床 版 的 大 规 模 有 组 织 的 官 产 学 研 用 33
请 大 家 批 评 指 正! Thank You 34