《轉》訪上海交通大學醫學院附屬國際和平婦幼保健院生殖遺傳科主任徐晨明教授：胚胎植入前遺傳診斷及產前診斷的技術及應用

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問

徐主任您好，這是我們第二次有幸採訪您，上一次採訪的主題是胚胎植入前遺傳學診斷與篩查，目前這一領域的最新研究進展如何？

答

你好，我記得上次採訪我還是在2015年，在這之前，大多數的生殖中心主要還是採用傳統的檢測方法進行胚胎植入前遺傳學診斷與篩查（PGD/PGS）。染色體疾病的PGD和PGS以往主要採用熒光原位雜交（FISH）技術，由於FISH探針的種類有限，其檢測範圍僅僅限於少數的幾條染色體，不能檢測所有的染色體異常，因此基於FISH的PGS後來被證明並沒有實現提高妊娠率、降低流程率的結局；對於單基因疾病的PGD，以往多數採用巢式PCR/多重巢式PCR對包含基因變異位點的靶序列進行擴增，再進行測序或後續的分子生物學分析，或先採用全基因組擴增（WGA）技術對單細胞DNA進行預擴增，再進行後續的分析。為了避免單個細胞PCR擴增時發生的ADO、等位基因優勢擴增及擴增失敗，我們需要花費大量的時間精力對每一個病例進行檢測體系的評估和優化，所以在過去我們能開展單基因遺傳病PGD的數量非常有限，我們的診斷能力滿足不了單基因遺傳病家系的需求。

這一現象隨著一系列分子診斷和遺傳檢測新技術的出現得到極大的改觀。首先是單細胞的全基因組擴增技術（WGA）不斷改良，誕生了數個性能穩定、高保真、可均勻擴增全部基因組序列的WGA技術，這使得基於微陣列技術和高通量基因測序（NGS）技術應用到PGD領域成為可能。過去的4年多時間裡，很多生殖中心已採用aCGH或SNP晶元來代替FISH技術進行植入前胚胎的篩查和染色體病的PGD，相對FISH 技術，aCGH或SNP晶元可以高分辨的檢測到全基因組水平上DNA拷貝數的變化，全面提高了診斷的覆蓋面，為高齡、複發性流產及染色體平衡結構異常患者的輔助生殖帶來良好的結局。其次是2015年PGD的先驅者Alan Handyside教授發明的Karyomapping技術成功在臨床上進行推廣應用，Karyomapping是一個通用、操作簡單，無需對特定的疾病和患者進行單獨設計，幾乎適用於所有單基因遺傳病的PGD分析方法。這個技術在我們實驗室的成功應用使我們對單基因遺傳病PGD的診斷能力、開展規模以及出報告的速度都有很大提升。理論上，只要遺傳診斷明確的所有單基因遺傳病，都能在我們實驗室實施PGD。所以在這短短的幾年內，我們已經對涵蓋了67個病種的120餘個罕見病家庭進行了PGD，幫助這些家庭獲得了健康寶寶，而這在過去是無法想像的。

當然，PGD領域的進展不僅僅限於上面提到的那些，基於NGS的染色體拷貝數分析（CNV-Seq）技術、基於NGS的SNP單體型分析技術等也在這幾年成功轉化應用於臨床。隨著測序成本的持續下降，可同時檢查胚胎的致病基因和染色體缺陷，甚至可區分胚胎是否攜帶染色體平衡易位的各種方法也紛紛湧現，也逐漸在臨床上進行應用。

問

目前產前遺傳診斷的難點主要在於哪裡？又該如何克服？

答

產前遺傳診斷在遺傳檢測手段上與一般的遺傳診斷並沒有顯著的差別，也是根據不同的疾病及變異類型，採用諸如染色體核型分析、熒光原位雜交技術、基因晶元、MLPA技術、基因測序等細胞遺傳或分子診斷方法，對胎兒進行染色體疾病、DNA拷貝數變異、基因序列變異等方面的分析。一個重要的區別就是檢測樣本是胎兒來源的絨毛、羊水或臍血等，同時對診斷的時間窗有要求，需要在孕26周前獲得診斷結果，以符合產前倫理的要求，所以要求孕婦儘早在孕早期前來就診，同時在準確性、敏感性和穩定性上有更高的要求。另一個區別是產前胎兒階段表型的獲得不像兒科那樣詳盡，很多表型的獲取受限，或者表型在胎兒階段還沒有顯現，遺傳診斷結果將作為重要、甚至是唯一的依據來決定孕婦是繼續妊娠還是引產，風險更大，責任更重。尤其是對一些非常見類型變異，資料庫沒有收錄，文獻也沒有報道過的，我們應該怎樣認定或者排除它確實是一個致病基因還是一個與疾病無關的良性變異呢？因此，我認為產前診斷更大的挑戰和難點是精準的遺傳信息解讀。除了實驗室遺傳診斷人員、生物信息分析人員，臨床醫生應該成為遺傳數據分析的主角，將臨床表型和基因型的關聯性分析作為產前診斷的重要核心步驟，慎重進行臨床決策。

問

目前我國對於產前診斷的現況如何？您認為還有哪些需要改進的地方？

答

我國對於產前診斷的主要問題是地區間發展的不平衡，在沿海發達的城市，產前篩查、產前診斷的技術相對完善和成熟，臨床服務的能力基本能滿足前來就診的孕婦需求。以唐氏綜合症的產前篩查和診斷舉例，在中心城市地區，基於血清學的唐氏篩查已經作為政府免費項目向全體孕婦提供，覆蓋度達到95%以上；檢測精度接近於診斷的無創產前檢測技術（NIPT）也作為唐氏篩查的一個重要的手段，被越來越多的孕婦採納。除了產前細胞遺傳技術，產前染色體晶元的應用也非常普遍,增加了對超聲顯示結構異常胎兒的診斷率。相比之下，一些欠發達的邊遠省份的邊遠地區，產前診斷服務能力有限，體現在產前篩查的覆蓋面不足，產前診斷技術體系不夠全面完善，使得該地區的孕婦產前診斷需求不能得到滿足，出生缺陷的防控形勢也相對較為嚴峻。我認為，要改善這個局面，除了政府加強投入以外，技術輻射和幫扶也應該作為中心城市醫療單位的一個責任和義務，目前政府提倡的醫聯體和區域遺傳檢測中心建設就是一個很好的契機，可逐步解決這些問題。

問

在您看來，對於遺傳病的精準分子診斷研究下一步的方嚮應該在哪？

答

目前應用最廣泛的分子診斷仍集中在感染性疾病的診斷，最常見的分子診斷項目仍然是細菌或病毒感染性疾病檢測。近年來，分子診斷技術的應用領域拓寬至疾病易感性檢測、腫瘤早期診斷、腫瘤個性化治療和預後評估、藥物基因組學檢測、出生缺陷檢測和司法鑒定等領域。研發可實現精準、快速、自動化、價格低廉的創新型分子診斷產品應該是遺傳病的精準分子診斷研究的下一步方向。我們希望遺傳診斷也能像檢驗項目一樣，將多步驟的操作和檢測完全整合到一個系統，實現「樣品進，結果出」的效果。NIPT項目也在朝著這個目標進行邁進。

作為精準診斷的關鍵，基因測序已成為當仁不讓的精準醫療的入口，測序技術在第二代測序不斷完善和廣泛應用的同時，以單分子DNA測序為特徵的第三代測序技術逐漸進入到我們的視野。單分子測序平台可以廣泛應用於無創產前診斷、腫瘤早期無創診斷、胚胎植入前遺傳學診斷、病原體檢測和遺傳病基因變異檢測等，這是一個非常有前景的分子診斷技術。在這次會議期間，我聽到專家介紹到三代測序技術的應用之一是利用三代測序的長讀長的優勢，進行植入前遺傳診斷中的單倍型構建。在臨床上，我們會不時碰到一些家系不完整的特殊案例，比方說新發突變、無無先證者或缺少幾個關鍵的患病家族成員，不能用我們常規的連鎖分析方法構建單倍型，有了這個技術，我們可以不依賴先證者就可以進行單倍型的構建，我們非常期待這個成熟產品的推出，服務我們的患者。

對於遺傳性疾病，精準分子診斷研究還有一個方面還是要回到遺傳解讀的問題上，目前高通量基因測序的應用越來越多，提供高通量基因測序的第三方檢測實驗室也如雨後春筍，能夠輕鬆實現對人類全外顯子、甚至全基因組的測序，獲得海量的遺傳信息。在這個基因測序變得快捷，變異篩選變得高效的時代，我們對這些變異功能的認知變得相對落後，因此，如何解讀這些複雜信息，給出合理的臨床指導意見將成為醫務工作者下一步所面對的巨大挑戰。應該加強多學科的合作，包括臨床遺傳學、分子生物學、生物信息學等這些合作。我們希望有一些幫助精準診斷的遺傳解讀軟體、新的生物信息演算法誕生，幫助醫務工作者解決遺傳解讀的難題。

徐晨明，上海交通大學醫學院附屬國際和平婦幼保健院，研究員，博士生導師，生殖遺傳科主任， 1996年獲浙江大學生命科學學院遺傳學碩士學位，同年進入浙江大學醫學院附屬婦產科醫院工作，2008年獲浙江大學醫學院婦產科學博士學位，2011年度獲教育部「長江學者和創新團隊發展計劃」創新團隊骨幹成員資助，曾作為訪問學者赴香港大學婦產科系瑪麗皇后醫院和澳大利亞悉尼大學皇家北岸醫院進行臨床科研交流。歷任浙江大學附屬婦產科醫院生殖遺傳科副主任、生殖遺傳教育部重點實驗室主任助理，兼任中國醫師學會醫學遺傳學分會委員、中華醫學會醫學遺傳學分會細胞遺傳學組委員、中國遺傳學會遺傳診斷分會委員、中國優生科學協會理事、上海市醫學會分子診斷分會委員兼秘書等。

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