基于脐带血的新生儿地中海贫血遗传筛查：2015年中国贵阳的多民族横断面研究

《Frontiers in Genetics》：Cord blood-based neonatal genetic screening for thalassemia in Guiyang, China (2015): a cross-sectional study

　　

背景： 本研究旨在评估中国贵阳地区新生儿地中海贫血的携带者频率及分子谱。贵阳是一个多民族地区，历史上缺乏人群水平的筛查数据。 方法： 本研究为单中心横断面研究，于2015年1月至2015年12月期间，从贵阳一家三级妇幼保健医院连续招募了1,000份足月新生儿脐带血样本。采用商业基因检测试剂盒进行地中海贫血遗传筛查。流行病学数据（包括性别、年龄、民族、籍贯及血常规结果）均从所有研究对象的父母处获取。对于父母平均红细胞体积（MCV）降低或有地中海贫血家族史的新生儿，研究人员采用高通量测序对其脐带血样本进行复核。 结果： 在1,000名新生儿中，共鉴定出74例地中海贫血携带者，总体携带率为7.4%。其中，α-地中海贫血基因携带者55例（5.5%），β-地中海贫血基因携带者18例（1.8%），αβ-复合型地中海贫血携带者1例（0.1%）。在α-地中海贫血携带者中，最常见的三种缺失基因型为-α3.7（45.45%）、--SEA（27.27%）和-α4.2（16.36%）；非缺失型突变包括α-CS和α-WS。在β-地中海贫血携带者中，最常见的突变为CD17（A→T）（44.44%）、CD41-42（-TTCT）（27.78%）和IVS-II-654（C→T）（16.67%），并发现一例罕见国内突变（+40–43 [-AAAC]）。值得注意的是，34例携带者来自少数民族群体，涵盖10个不同民族。各民族的携带率差异显著：汉族6.28%（43/685）、布依族17.33%（13/75）、苗族7.79%（6/77）、侗族26.32%（5/19）、土家族15.63%（5/32）。组间比较显示，布依族、侗族和土家族的携带率显著高于汉族（均P < 0.05，χ2检验）。 结论： 本研究在贵阳开展的新生儿脐带血筛查显示，地中海贫血总体携带率为7.4%，以α-地中海贫血为主。-α3.7缺失和CD17（A→T）突变分别被鉴定为最常见的α-和β-地中海贫血等位基因。布依族、侗族和土家族的携带率高于汉族。需要进一步的流行病学研究来确认这些民族群体中地中海贫血的高患病率。

一、研究背景与问题

地中海贫血是一类由珠蛋白基因缺陷引起的遗传性溶血性贫血，其发病机制为珠蛋白链合成减少或缺失，导致红细胞形态异常、寿命缩短、溶血性贫血及相关并发症。该病呈明显的地理分布特征，全球高发于地中海沿岸、东南亚及中国南方地区。在中国，广东、广西、四川、云南和贵州为高发省份，部分地区携带率超过10%。临床上，地中海贫血根据严重程度分为轻型、中间型和重型。重型患者常因慢性溶血、反复感染和器官功能障碍在婴幼儿期或儿童期死亡，给家庭和社会带来沉重负担。目前，重型地中海贫血的治疗手段有限，长期输血可维持生命，异基因造血干细胞移植是唯一的根治手段，缺乏其他安全有效的根治性疗法，因此早期预防至关重要。

贵州在地中海贫血防治方面存在明显不足。2021年之前，该省仅有有限的人群筛查数据，最早的流行病学调查可追溯至2000年代中期，且局限于特定民族的小规模调查，采用传统血液学方法，只能初步判断贫血类型，无法进行精确的基因分型。过去30年间频繁的人口迁移和遗传演化，使这些零散的历史数据无法准确反映当前的携带状况。尽管后续研究——包括2021年对18,309名新生儿的调查（携带率12.90%）和2024年对18岁以下儿童的研究（总体携带率25.0%）——逐步填补了部分数据空白，但这些研究或聚焦于特定年龄段，或缺乏全省政策制定所需的系统性覆盖。因此，亟需更新、大规模、具有人群代表性的数据来支持现代化的预防、诊断和干预策略。

二、研究内容与意义

本研究是一项基于1,000份贵阳新生儿脐带血样本的单中心横断面研究，旨在计算当地新生儿的总体地中海贫血携带率，系统刻画多民族新生儿中α-和β-地中海贫血致病变异的完整分子谱，比较贵州不同民族间地中海贫血携带频率的差异，并评估常规基因试剂盒与二代测序（NGS）联合的两级筛查策略的诊断效能，为优化区域性新生儿地中海贫血预防和遗传咨询方案提供真实世界的流行病学证据。

三、关键技术方法

研究人员在贵阳一家三级妇幼保健医院开展单中心横断面研究，于2015年1月至2015年12月连续招募1,000份足月新生儿脐带血样本。采用QIAamp DNA Blood Mini Kit提取基因组DNA，使用亚能生物技术（深圳）的聚合酶链反应-反向斑点杂交（PCR-RDB）常规方案筛查地中海贫血基因突变，覆盖23种中国常见地中海贫血基因型，包括3种缺失型α-地中海贫血（-α^3.7、-α^4.2、--SEA）、3种非缺失型α-地中海贫血（Hb CS、Hb QS、Hb WS）和17种常见β-地中海贫血突变。对父母平均红细胞体积（MCV）低于80 fL的新生儿脐带血样本，由深圳华大基因采用验证过的定制珠蛋白基因panel进行靶向二代测序（NGS），在MGISEQ-2000平台进行双端100 bp测序，核心珠蛋白基因平均靶向测序深度≥500×。共95份样本接受了补充NGS筛查。

四、研究结果

4.1 新生儿脐带血中α-和β-地中海贫血的携带频率

对1,000份连续新生儿的脐带血样本成功进行了常见α-和β-地中海贫血突变基因分型。共鉴定出74例地中海贫血携带者，总体携带率为7.4%。按类型分层，α-地中海贫血为主要形式，共55例携带者；β-地中海贫血携带者18例；另有1例新生儿同时携带α-和β-地中海贫血突变（αβ复合型地中海贫血）。

4.2 β-地中海贫血突变的谱系与频率

在18例β-地中海贫血携带者中，检测到5种不同的β-珠蛋白基因突变。突变谱以三种等位基因为主，占所有β-地中海贫血染色体的88.9%（16/18）。最常见的突变为CD17（A→T），见于8例携带者（占β突变等位基因的44.44%）；其次为CD41-42（-TTCT），见于5例（27.78%）；IVS-II-654（C→T）见于3例（16.67%）。值得注意的是，发现一例罕见的国内突变+40–43（-AAAC），占5.56%。另有1例携带者（5.56%）携带一种未完全明确的罕见或未确定突变。

4.3 新生儿携带者中α-地中海贫血的缺失型和非缺失型基因型

在55例α-地中海贫血携带者中，检测到5种不同的α-珠蛋白基因型，包括3种缺失型和2种非缺失型突变。缺失型等位基因占主导。最常见的缺失为-α^3.7（3.7 kb缺失），见于45.45%（25/55）的α-携带者；其次为--SEA（东南亚缺失），占27.27%（15/55）；-α^4.2（4.2 kb缺失）占16.36%（9/55）。三种缺失型基因型合计占所有α-地中海贫血病例的89.08%（49/55）。其余10.92%（6/55）的α-携带者携带非缺失型突变，即α-Constant Spring（α-CS，HBA2: c.427T>C）和α-WS（α-White Swan，HBA2: c.343_346delCTTC）。

4.4 地中海贫血携带率的民族差异

在74例地中海贫血携带者中，34例（45.9%）属于少数民族群体，涵盖10个不同民族，包括布依族、苗族、侗族、土家族和穿青人。各民族携带率差异显著：汉族（占队列的68.5%，685/1,000）携带率为6.28%（43/685）；布依族17.33%（13/75）、侗族26.32%（5/19）、土家族15.63%（5/32）、穿青人11.54%（3/26）；苗族携带率为7.79%（6/77），与汉族相近。卡方检验显示汉族与布依族、侗族、土家族之间存在显著差异（总体P < 0.05）。两两比较显示，布依族、侗族和土家族的携带率显著高于汉族（P < 0.05），苗族与汉族之间无显著差异（P > 0.05）。

4.5 MCV分层携带者检测：试剂盒与NGS的比较

以80 fL为截断值，按父母MCV对全部1,000份脐带血样本进行分层。共有95名新生儿的至少一方父母MCV <80 fL。在该亚组中，商业基因试剂盒检测出19例地中海贫血携带者，而NGS鉴定出29例，其中11种基因型被试剂盒漏检，仅1种变异未被NGS检出。其余905名新生儿的父母MCV正常。常规试剂盒筛查在该亚组中鉴定出45例携带者，其中31例（68.9%）携带静止型α-地中海贫血变异。

五、讨论与结论

本研究发现贵阳地区新生儿地中海贫血携带率为7.4%，略高于当地育龄期成人的6.84%，这主要归因于研究人群和筛查方法的不同。两项研究在流行病学特征上具有一致性：α-地中海贫血比β-地中海贫血更常见，优势变异谱相同，且均发现显著的民族差异。研究还发现，仅依赖商业试剂盒可能导致漏诊，NGS以其更高的灵敏度和更广的检测范围，可有效补充常规方法，降低漏诊风险。MCV单独作为初筛指标在地中海贫血流行区不可靠，建议对孕妇和新生儿进行普适性基因检测。本研究的局限性包括单中心选择偏倚、试剂盒覆盖范围有限、缺乏长期随访、部分少数民族亚组样本量不均衡等。

结论： 本横断面研究建立了贵阳新生儿地中海贫血携带状态的全面基线，描绘了以异质性α/β-珠蛋白基因变异和显著民族间差异为特征的独特突变景观。整合试剂盒与NGS的两级筛查算法显著提高了罕见和静止型等位基因的检出率，凸显了其优于传统方法的临床价值。研究结果倡导针对贵州多民族人口特征的分层预防框架：普适性新生儿分子筛查、高危婴儿的反射性NGS检测，以及民族敏感的孕前遗传咨询。实施这一循证策略有望有效遏制重型地中海贫血的发生，减轻这一欠发达山区地区的长期疾病负担。