宁波新生儿遗传代谢病筛查十年回顾：筛查效能、疾病谱与遗传特征

《International Journal of Neonatal Screening》：A Decade of Neonatal Inherited Metabolic Disorder Screening Experience in Ningbo, China: Screening Performance, Disease Spectrum, and Genetic Characteristics

　　

中文专业翻译： 应用串联质谱（tandem mass spectrometry, MS/MS）技术开展的新生儿扩展筛查（expanded newborn screening, NBS）能够识别多种先天性遗传代谢病（inborn errors of metabolism, IEMs），但不同地区的疾病谱和遗传谱存在差异。研究人员回顾性分析了2014年7月至2024年12月期间在宁波大学附属妇女儿童医院接受筛查的611,080例新生儿。采用MS/MS技术检测氨基酸和酰基肉碱，对256例持续存在异常代谢谱的新生儿应用包含94个基因的IEM检测组合或全外显子组测序（whole-exome sequencing, WES）进行分子检测。初次筛查阳性率为1.51%（9204例），召回成功率为98.9%，复测阳性率为11.0%（1003/9106）。综合诊断评估共确认137例IEM病例，筛查检出IEM率为1/4460。确诊病例包括44例氨基酸代谢病、47例有机酸代谢病和46例脂肪酸氧化障碍。最常见的三种疾病为苯丙酮尿症（phenylketonuria, PKU）、3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症（3-methylcrotonyl-CoA carboxylase deficiency, 3-MCCD）和原发性肉碱缺乏症（primary carnitine deficiency, PCD），主要变异分别为PAH c.728G>A、MCCC1 c.1679dup和SLC22A5 c.1400C>G。此外，90例复测MS/MS结果异常的新生儿存在单杂合变异，增加了诊断解读的复杂性。这些数据揭示了宁波地区筛查检出的IEM疾病谱和复发性遗传变异特征，并强调了整合生化和分子检测结果进行基因及变异特异性诊断解读的重要性。

宁波地区新生儿遗传代谢病筛查十年回顾：筛查效能、疾病谱与遗传特征

一、研究背景与目的

遗传代谢病（inborn errors of metabolism, IEMs）是由编码代谢酶、转运体或辅因子的基因致病性变异所导致的先天性疾病，可造成毒性底物蓄积或产物缺乏，进而干扰碳水化合物、脂肪酸、蛋白质或复杂分子的代谢。尽管单一病种罕见，但IEMs总体估计全球出生患病率为每10万活产儿50.9例。临床表现从新生儿急性代谢危象到成年期迟发表现不一，早期诊断对及时干预、避免发病率和死亡率至关重要。

目前，串联质谱（tandem mass spectrometry, MS/MS）技术已广泛应用于IEMs新生儿筛查，可从干血斑（dried blood spots, DBS）中同时检测多种氨基酸和酰基肉碱。异常代谢物谱可能提示IEM的存在，但确诊需要疾病特异性的生化和/或分子检测。不同国家、人群和筛查项目检出的IEM发病率和构成差异显著，中国幅员辽阔、人口众多、遗传背景异质，地区差异尤为突出。全国性估算提供了重要的流行病学框架，但可能无法完全反映省市级层面的疾病谱。因此，需要地区特异性的纵向数据来识别本地高发疾病、建立合适的生化阈值、描述复发性遗传变异，并提高确诊检测和遗传咨询的效率。

宁波大学附属妇女儿童医院于2014年7月启动基于MS/MS的新生儿扩展筛查，最初仅覆盖本院分娩新生儿，2016年起逐步扩展至宁波全市。本研究回顾性分析了2014年7月至2024年12月的筛查数据，旨在描述筛查结果、筛查检出的疾病谱和遗传发现，并分析复测MS/MS结果异常新生儿中的单杂合变异发现，以应对基因和变异特异性诊断解读的挑战，为宁波地区IEMs的诊断评估和遗传咨询提供区域性证据。

二、研究方法

本研究为回顾性研究，纳入2014年7月至2024年12月宁波地区611,080例接受MS/MS扩展筛查的新生儿。筛查通过全市30家助产医院和新生儿筛查采血点组成的网络实施，所有DBS标本统一运送至宁波大学附属妇女儿童医院出生缺陷防治中心实验室进行集中检测。根据国家技术规范和专家共识，新生儿筛查足跟血在出生后48小时至7天内、充分喂养后采集。

定量分析采用NeoBase?非衍生化MS/MS试剂盒，检测11种氨基酸、游离肉碱、30种酰基肉碱和琥珀酰丙酮。2014-2015年初始实施阶段采用浙江省新生儿筛查中心的参考区间，随后基于本中心2014-2015年数据采用非参数百分位数法建立本地参考区间，2016年起实施。异常MS/MS谱提示需进一步进行临床、生化和分子评估。

分子检测推荐给所有复测MS/MS持续异常的新生儿。2014-2021年采用覆盖94个基因的遗传代谢病基础版检测组合进行靶向测序；2022-2024年采用全外显子组测序（whole-exome sequencing, WES），并利用三种基于读深的工具筛查拷贝数变异。序列变异按照美国医学遗传学与基因组学学会/分子病理学协会（ACMG/AMP）指南分类为致病性、可能致病性、意义不明确、可能良性或良性。诊断解读整合变异分类、基因特异性遗传方式、生化发现和临床证据。

三、研究结果

1. 1.
   筛查概况

2014年7月至2024年12月共筛查611,080例新生儿，初次筛查检出异常代谢物谱9204例，初次筛查阳性率为1.51%（95% CI, 1.48–1.54%）。全部筛查阳性新生儿均被召回复测，9106例成功召回（98.94%）。复测后1003例仍为筛查阳性，复测阳性率为11.0%。出生至报告的平均间隔为13.36天，初次阳性报告至复测采样的平均间隔为5.84天。2017-2024年筛查覆盖率介于97.01%至99.96%之间。年度初次阳性率介于0.89%至3.71%，复测阳性率介于3.23%至14.46%。复测后观察到的阳性预测值（positive predictive value, PPV）最高为2015年的50.00%，最低为2024年的5.88%。年度筛查检出IEM率为每10万筛查新生儿13.51至36.00例。

1003例复测阳性新生儿中，256例接受了分子检测，227例检出可报告变异。综合分子发现、补充生化和临床信息，137例被确认为IEM病例。总体筛查检出IEM率为每10万筛查新生儿22.42例（95% CI, 18.82–26.50），约1/4460。复测后观察PPV为13.66%。90例检出单杂合变异，未纳入确诊病例组。29例分子检测未检出相关基因变异。其余747例复测阳性新生儿未进行分子检测，多数后续生化标志物恢复正常。

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   确诊病例的疾病谱、初筛谱和遗传发现

氨基酸代谢病（amino acid disorders, AADs）共44例，涵盖7种疾病，筛查检出率为1/13,888。苯丙酮尿症（phenylketonuria, PKU）最为常见，共32例，初筛苯丙氨酸（Phe）浓度118.0至913.9 μmol/L，PAH基因c.728G>A为最常见变异（n=14），其次为c.1197A>T（n=5）和c.611A>G（n=5）。其他确诊疾病包括4例新生儿/婴儿期瓜氨酸血症Ⅱ型（NICCD），SLC25A13 c.852_855del为主要变异（n=4）；3例男性鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症（OTCD）；2例瓜氨酸血症Ⅰ型（CTLN1）；以及蛋氨酸腺苷转移酶缺乏症（MATD）、酪氨酸血症Ⅲ型和氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ缺乏症各1例。

有机酸代谢病（organic acid disorders, OADs）共47例，涵盖9种疾病，筛查检出率为1/13,002。3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症（3-MCCD）14例，MCCC1变异占等位基因的82.1%，c.1679dup为主要复发性变异（n=4）；异丁酰辅酶A脱氢酶缺乏症（IBDD）13例，ACAD8 c.286G>A为最常见变异（n=9）；短/支链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（SBCADD）6例。甲基丙二酸血症（methylmalonic acidemia, MMA）包括cblC型5例（MMACHC变异）和mut型5例（MMUT变异），复发性变异包括MMACHC c.658_660del（n=3）和MMUT c.1663G>A（n=2）。另确诊1例罕见的SUCLG1相关线粒体DNA耗竭综合征9型，以及β-酮硫解酶缺乏症、丙酸血症和异戊酸血症各1例。

脂肪酸氧化障碍（fatty acid oxidation disorders, FAODs）共46例，涵盖4种疾病。原发性肉碱缺乏症（primary carnitine deficiency, PCD）29例，为最常见FAOD，SLC22A5 c.1400C>G为最常见变异（n=25），其次为c.51C>G（n=10），确诊患儿初筛游离肉碱（C0）浓度2.84至9.53 μmol/L。短链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（SCADD）12例，ACADS c.1130C>T和c.1031A>G各检出6个等位基因。中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（MCADD）4例，无优势复发性ACADM变异。多酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（MADD）1例，携带ETFDH复合杂合变异。

复测阳性新生儿中各疾病特异性观察PPV从3KTD的0.48%到OTCD的33.33%不等，MMA为27.78%，PKU为26.45%，PCD为19.73%，MATD为0.56%，IVA为1.85%。

1. 3.
   筛查阳性新生儿中的单杂合变异发现

90例持续筛查异常的新生儿检出单杂合变异，涉及MAT1A（n=24）、MCCC1或MCCC2（n=26）、SLC22A5（n=14）、ASS1（n=4）、PAH（n=3）、SLC25A13（n=3）、ARG1（n=2）、HPD（n=2）、PTS（n=1）、MTHFR（n=1）和CPS1（n=1）等基因。值得注意的是，促使基因检测的生化异常并不总是与后续检出的单杂合变异所在基因相对应。例如，3例SLC22A5单杂合变异新生儿因精氨酸、游离肉碱和异戊酰肉碱等非典型代谢异常而接受检测，而非瓜氨酸升高；1例MTHFR单杂合变异新生儿因C5-OH升高而检测；1例PTS单杂合变异新生儿因酪氨酸显著升高而检测。这些检出的单杂合变异不能完全解释初筛生化异常，不应单独视为相关疾病的诊断依据。

四、讨论与结论

本研究的主要优势在于样本量大、观察期长，涵盖10年间611,080例新生儿。总体初次阳性率为1.51%，复测阳性新生儿中11.0%持续阳性，复测后观察PPV为13.7%。条件特异性估计差异显著，可能反映疾病频率、生化筛查谱的特异性以及后续诊断验证的程度。筛查标准和阳性定义阶段影响项目间比较。

总体筛查检出IEM率为每10万筛查新生儿22.42例，约1/4460，低于全国超过700万新生儿普查报告的38.69/100,000。宁波地区AADs、OADs和FAODs相对均衡分布，而全国以AADs为主。PKU、3-MCCD和PCD合计占137例中的75例（54.7%）。PKU筛查检出率为1/19,096，PAH c.728G>A为复发性变异。PCD占确诊FAODs的63.0%，筛查检出率为1/21,072。3-MCCD、IBDD和MMA在OADs中最为常见，但其对筛查产出的显著贡献不一定对应同等程度的临床负担，因为这些疾病在外显率、表型表达和自然史方面差异显著。MMA是临床可干预的疾病，可表现为新生儿代谢性酸中毒、高氨血症、脑病和不可逆神经损伤。

90例单杂合变异新生儿构成异质性群体，该称谓仅描述分子发现，不确立统一的携带者或疾病状态。MAT1A的解读尤其依赖特定等位基因。3-MCCD通常遵循常染色体隐性遗传，但特定MCCC1等位基因已证实显性负效应，不能推广至所有单等位基因发现。单杂合SLC22A5新生儿初筛C0浓度与确诊PCD病例重叠，仅凭该指标无法可靠区分。母体代谢病可能导致新生儿低C0或高C5-OH，需酌情评估。与生化表型不一致的发现不应自动视为解释性因素。

研究存在若干局限性。诊断验证不完整且不统一，1003例复测阳性新生儿中仅256例接受分子检测，747例随访不完整，存在验证偏倚。漏诊病例无法全面确定，98例未完成复测的初筛阳性新生儿中23例死亡且未进行充分代谢评估以排除IEM。筛查覆盖率、生化截断值和分子检测能力的年度变化限制了跨年比较。2014-2021年检测组合缺乏缺失/重复和结构变异分析。亲代和母体调查仅部分新生儿可用，长期结局未系统收集。

本研究描述了宁波地区十年扩展新生儿筛查检出的IEM疾病谱和复发性遗传变异。单杂合变异发现强调了整合生化发现、分子证据及临床和家系数据进行基因和变异特异性解读的必要性。诊断验证不完整和假阴性病例的识别限制了对发病率估计的解读。这些区域性数据为进一步研究筛查效能和诊断随访提供了基础。