據估計,全球10%的人口患有罕見病[1]。對罕見病患者來說,獲得診斷往往是一個漫長而痛苦的過程。罕見病的平均診斷時間(如果可以診斷出來的話)是8年,更有甚者,他們永遠無法獲得確切診斷。此外,罕見病給家庭和社會帶來了沉重的經濟負擔。僅在美國,估計約2,500萬到3,000萬居民受罕見病的影響,每年的經濟負擔約為1萬億美元,而這僅考慮了379種罕見病的數據。WGS技術在遺傳病基因診斷中的應用,推動了遺傳病診斷的革新與轉變。WGS有助于縮短罕見病診斷過程,并在可能的情況下讓患者盡早、盡快接受治療,降低家庭和社會經濟負擔,提高患者的生活質量。
2022年10月,美國針對新生兒罕見病的基因組統一篩查項目GUARDIAN正式啟動。該項目由哥倫比亞大學Wendy Chung博士領導,由紐約長老會、紐約州衛生部、GeneDx和Illumina、Sanofi公司合作開展,計劃在未來4年內招募10萬名新生兒,利用WGS篩查新生兒的致病性或可能致病性基因突變,這些突變與250多種罕見和嚴重的兒童期遺傳病有關,其中大部分疾病都有藥物或干預措施來預防或減輕癥狀,這些疾病目前不包括在常規新生兒篩查中[2-3]。作為一項免費、自愿選擇的新生兒篩查研究,GUARDIAN項目旨在推動遺傳病的早期診斷和治療,以改善參與研究的嬰兒的健康,通過WGS提供證據支持新生兒篩查的擴展,并描述罕見遺傳病的流行和自然史[4]。
據悉,GUARDIAN是迄今為止美國最大的一項新生兒罕見遺傳病基因組測序研究[4],GeneDx為其提供WGS和解讀服務,Illumina提供技術和耗材[5-6]。
目前,GUARDIAN項目正在紐約長老會醫院進行,篩查包括158種可治療/預防的疾病和100種其他疾病,其中大多數是神經源性疾病,這些疾病目前尚沒有治療方法,但相關干預措施可以改善患者的癥狀[3]。篩查的疾病選擇標準包括:中位發病年齡在5歲之前,基于遺傳結果、有效治療和/或疾病自然史,疾病發展的概率大于90%[4]。
具體而言,GUARDIAN研究不需要額外的血液樣本,使用與標準新生兒篩查相同的樣本進行檢測。在樣本收集后約3-6周,GUARDIAN團隊將與參與者聯系,告知其測序結果。如果嬰兒的篩查呈陰性,那么該嬰兒患上其中某種疾病的可能性非常低,但風險并不是零,因為沒有任何檢測是完美的。如果嬰兒的篩查呈陽性,那么該嬰兒很有可能患有這種疾病。醫生會幫助參與者家庭分析相關情況,幫助嬰兒進行必要的確認檢測和提供后續護理建議。[2]
GUARDIAN項目最新研究成果:
WGS識別了罕見遺傳病
2023年10月,GUARDIAN項目的最新研究數據在第二屆新生兒測序國際會議(ICoNS)上公布[7]。數據顯示,GUARDIAN研究中WGS識別了多例罕見遺傳病。
據該項目首席研究員Wendy Chung博士介紹,GUARDIAN團隊迄今已聯系了7,050個家庭,其中5,133個(73%)已完成注冊,4,256個已收到結果。該隊列保持著種族的多元化,超過30%的參與者報告為西班牙裔,約25%為白人,超過10%為亞洲人,約10%為黑人,約10%為混血。參與者獲得結果的平均周轉時間為36天,并且這一時間將會逐漸縮短。
數據顯示,3.5%的參與者獲得了陽性結果,其中真陽性131例,假陽性20例。Chung博士分享了幾個案例,一名嬰兒被發現在KCNQ1基因中有一種致病變異,該變異與長QT綜合征I型有關,似乎是一種De novo變異。在心電圖確認診斷后,該嬰兒現在正在服用受體阻滯劑,并將由兒科心臟病專家進行后續治療。該項目還發現了一名攜帶IL2RG基因可能致病變異的嬰兒。IL2RG基因與X-連鎖SCID(X-連鎖嚴重聯合免疫缺陷?。┯嘘P。SCID是一種無法治療的致命疾病,傳統的新生兒篩查也會檢測該疾病。確診后,該患者正在接受骨髓移植。另一名嬰兒被發現攜帶CDKL5基因的致病性變異,該基因與Rett-like綜合征有關,嬰兒在基因診斷時出現了癥狀。該患者現在正在接受抗癲癇藥物的治療。Chung指出,以上三個病例都沒有家族病史。
此外,已有數據顯示,在GUARDIAN早期招募的1000名新生兒中,2.6%的新生兒出現了真陽性篩查結果,包括15例G6PD缺乏癥確診病例。G6PD缺乏癥是一種名為G6PD(葡萄糖-6-磷酸脫氫酶)的酶功能下降的結果,會導致紅細胞在感染、某些藥物、食物或壓力下分解,并有患嚴重新生兒高膽紅素血癥的風險。該疾病沒有納入標準新生兒篩查。同時,WGS檢測到的其他疾病包括鐮狀細胞病、聽力障礙和軟骨發育不全等。[8]
值得注意的是,GUARDIAN研究篩選的238個基因中的可報告基因突變已被GeneDx納入回顧性分析。對于其中近2.5萬名外顯子組或基因組測序呈陽性的個體,如果在出生時就進行基因組測序,20%的患者可平均提前7-11年發現病因[6]。
通過罕見病的早期診斷和早期治療,可以盡量預防長期疾病問題并獲得更好的結果。Wendy Chung博士認為:“借助基因組測序技術,罕見病患者不需要再經歷漫長的診斷之旅,在出生時即可獲得診斷。診斷應該是疾病診療整個過程中最容易的部分。我們應該把重點放在真正重要的事情上:對這些患者的治療和護理。此外,基因篩查將為患者提供公平獲得診斷的機會。”[5]
根據美國國家人類基因組研究所的數據,基因檢測成本在過去的幾十年里急劇下降,這使得新生兒基因篩查研究更具吸引力。對新生兒患者來說,早期診斷意味著醫生和衛生系統可以更快地考慮可用的干預措施和療法,從而提高生活質量。同時,早期診斷還涉及經濟問題,包括減少住院時間以及新生兒重癥監護室(NICU)對患者的不必要或無效護理,每個病例平均可節省30000美元[8]。Wendy Chung表示:“WGS可以通過在接受診斷的患者中消除不必要的程序和檢查。WGS的成本還不到ICU一天的住院費,而且可以縮短住院時間,尤其是NICU患者。”[1]此外,隨著越來越多的患者被診斷出患有罕見病,還可以建立臨床試驗,幫助更快地開發出治療或治愈罕見病的方法。
GUARDIAN項目篩查的超250種遺傳病列表:
https://guardian-study.org/conditions-screened/
參考資料:
[1]https://fortune.com/well/2023/02/28/rare-disease-patients-diagnostic-odyssey-whole-genome-sequencing-wgs-genetic-testing/[2]https://guardian-study.org/overview/[3]https://www.genomeweb.com/sequencing/acmg-guardian-newborn-sequencing-study-reports-high-uptake-rate [4]https://ir.genedx.com/news-releases/news-release-details/sema4genedx-provide-whole-genome-sequencing-and-interpretation#:~:text=The%20largest%20study%20of%20its%20kind%20in%20North,are%20not%20covered%20today%20by%20standard%20newborn%20screening[5]https://www.cuimc.columbia.edu/news/can-genomic-screening-newborns-help-more-children-born-rare-diseases[6]https://www.genomeweb.com/sequencing/guardian-study-explore-newborn-screening-genome-sequencing-100k-babies-nyc#.ZBGo0HbMJPY][7]https://www.genomeweb.com/molecular-diagnostics/international-newborn-genome-sequencing-projects-discuss-differences-future[8]https://ir.genedx.com/news-releases/news-release-details/genedx-announces-progress-guardian-study-and-promise-early |