囊性纤维化新生儿筛查中扩展基因变异检测策略的25年回顾性分析：诊断效能与临床意义评估

《Genetics in Medicine》：Expansion of Variant Panels in Newborn Screening Algorithms to Identify Cystic Fibrosis: A Retrospective Analysis of 25 Years of Genotypes and Implications on Diagnosis

本研究针对如何优化新生儿囊性纤维化(CF)筛查算法这一临床难题，通过回顾性分析马萨诸塞州25年来的CFTR基因型数据，系统评估了不同规模变异检测面板（39种/139种CFTR变异或测序）及转诊算法对筛查灵敏度的影响。研究发现当前39种CFTR变异面板结合保守DNA检测阈值即可达到98.7%的临床灵敏度，盲目扩展面板对灵敏度提升有限且可能增加假阳性。该研究为新生儿筛查领域精准配置基因检测资源提供了重要循证依据。

　　

囊性纤维化(Cystic Fibrosis, CF)是一种由CFTR基因突变引起的常染色体隐性遗传病，严重影响患者呼吸系统和消化系统功能。新生儿筛查作为早期发现CF的关键手段，其筛查算法的优化直接关系到患儿的早期诊断和干预效果。随着基因检测技术的飞速发展，特别是二代测序(Next-Generation Sequencing, NGS)技术的普及，筛查机构面临一个关键抉择：是否需要在新生儿筛查中应用更广泛的CFTR基因变异检测面板，甚至进行全基因测序，以期“捕获”所有可能的致病突变？然而，这种“越多越好”的策略是否真能带来筛查效能的显著提升？其增加的检测成本、延长的报告时间以及对后续临床转诊路径的影响，是否物有所值？这些问题亟待基于真实世界数据的答案。

为了回答上述问题，由Jaime E. Hale、Brian P. O’Sullivan、Richard B. Parad、Henry L. Dorkin、Ted M. Kremer、Nico W. Vehse、Lael M. Yonker、Gregory S. Sawicki、Anne M. Counihan、Jacalyn Gerstel-Thompson、Binod Kumar和Anne Marie Comeau组成的研究团队，在《Genetics in Medicine》上发表了他们的研究成果。他们进行了一项时间跨度长达25年的回顾性分析，旨在评估在CF新生儿筛查算法中扩展变异检测面板或采用测序技术的增量价值。

研究人员主要利用了马萨诸塞州新英格兰新生儿筛查项目积累的宝贵数据资源。他们收集了自1999年2月1日至2024年1月31日期间出生的所有马萨诸塞州CF确诊患儿的基因型数据。基于这些真实世界的基因型数据，研究团队在计算机上“回顾性地”模拟应用了不同的筛查策略。这些策略主要围绕两个核心变量进行组合：一是基因检测的广度，分别模拟使用包含39种CFTR变异的传统面板、包含139种CFTR变异的扩展面板，以及进行CFTR基因全测序；二是临床转诊的算法，特别是探讨了要求检测到两个CFTR变异才转诊至CF中心与更为宽松的转诊标准之间的差异。通过这种模拟，研究人员可以精确计算并比较不同策略组合下的筛查灵敏度（找出真阳性的能力）、特异性（排除假阳性的能力）以及诊断的时间线。

目的

本研究旨在深入理解对于像CF这样病理机制相对明确的疾病，在基于人群的新生儿筛查算法中应用扩展变异面板或测序技术所能带来的额外价值。通过系统比较不同的新生儿筛查方法，研究试图确定在提升二级检测灵敏度的努力中，何时会达到“收益递减”的临界点，即投入的增加不再带来筛查效能的显著改善。

方法

研究采用了回顾性分析的设计。利用马萨诸塞州1999年2月1日至2024年1月31日出生的所有CF患者的基因型数据，研究者模拟应用了不同的筛查算法。这些算法变量包括：(a) 使用的CFTR基因检测范围：39种CFTR变异、139种CFTR变异或CFTR基因测序；(b) 转诊至CF中心的不同算法标准。评估的主要指标包括各算法下的临床灵敏度、特异性以及诊断的时间点。

结果

分析结果显示，马萨诸塞州当前采用的39种CFTR变异面板结合特定的转诊算法，能够达到98.7%的高临床灵敏度。进一步的模拟表明，单纯扩展变异检测面板（例如增至139种变异或进行测序）对于灵敏度的提升空间非常有限。更重要的是，研究揭示了一个潜在风险：如果转诊算法变得更为严格，例如强制要求必须在DNA检测中识别出两个CFTR变异才进行转诊，那么即使使用了更广泛的检测面板，筛查的整体灵敏度反而可能下降。这主要是因为某些CF患者可能携带一个常规面板未能覆盖的罕见变异，或者存在目前技术无法检测到的深层内含子变异等。

结论

本研究得出结论：在CF的新生儿筛查中，盲目扩展CFTR基因变异检测的范围并不必然保证筛查灵敏度的提高。采用一个经过验证的、保守的DNA检测阈值（cutoff）可能达到相似的效果。研究强调，在决定是否将NGS技术纳入新生儿筛查体系时，必须综合考虑筛查结果的周转时间、额外增加的成本、当地CF中心的地理分布以及对现有高效筛查流程的潜在影响等多方面因素。这项研究为全球范围内的新生儿筛查项目提供了至关重要的决策依据，提示优化筛查效能的关键可能不在于无限制地扩大基因检测范围，而在于基于本地流行病学数据和临床资源，精细权衡和设计整个筛查与转诊路径。

这项研究的意义在于，它首次利用长达四分之一世纪的真实世界基因型数据，量化评估了CF新生儿筛查中扩展基因检测策略的实际效益。它挑战了“检测越多越准”的直觉，强调了精准公共卫生（Precision Public Health）中“适宜技术”的重要性。研究结果提示，对于像CF这样已有高效筛查方案的疾病，资源应更侧重于确保筛查的公平可及性、优化确诊患儿的长期管理，而不是过度投资于对整体灵敏度提升微乎其微的检测技术升级。这对于其他遗传病的新生儿筛查策略的制定与优化也具有重要的借鉴意义。