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新生儿重症联合免疫缺陷病筛查研究进展

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重症联合免疫缺陷病(severe combined immunodeficiency disease, SCID)是联合免疫缺陷病中最严重的类型,常常在生后1年内死亡。SCID的发生率约为1/100 000活产新生儿,但因为SCID患儿常在明确诊断前死亡,该数字可能被严重低估。SCID是由多种遗传因素引起的T淋巴细胞、B淋巴细胞、NK细胞数量缺乏和(或)功能障碍,导致体液免疫、细胞免疫同时存在严重缺陷,这种原发性免疫缺陷常被定义为初始T细胞缺乏。不经治疗,SCID的病死率为100%。目前常用的治疗方法为造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation,HSCT),基因治疗在某些类型SCID中也有成功应用。早期诊断、发生感染前早期治疗,是改善预后的首要条件。


一、SCID的遗传机制


SCID一般基于缺陷的淋巴细胞亚群进行分类,主要分为如下4类:T-B+NK+、T-B+NK-、T-B-NK+、T-B-NK-等。85%~90%的SCID患儿伴有已知的分子缺陷(表1)。近50%的SCID为X染色体连锁编码白细胞介素(IL)-2受体γ链的基因突变。其他多为常染色体隐性遗传模式,ADA基因突变导致的腺苷脱氨酶缺陷是最常见的常染色体隐性遗传SCID,约占总病例数的15%。


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约10%SCID病因尚不明确。母源性T淋巴细胞植入和Omenn综合征等部分SCID患儿存在一定数量的T淋巴细胞。SCID致病基因亚等位基因的点突变可导致基因功能部分残留的Omenn综合征,有别于典型SCID,患儿还有严重皮肤疾病(红皮病、脱皮、皮炎),淋巴结病,肝脾大,和免疫球蛋白E水平升高等表现。其他疾病表型上也可与典型SCID存在交叉,但无T细胞生成和功能的显著下降。


二、SCID临床表现


患儿早期即可出现反复严重致死性感染。患儿对多种病原微生物,如细菌、病毒、真菌等均易感,可发生反复肺炎、口腔念珠菌感染、大肠埃希菌或沙门菌慢性腹泻、皮肤化脓性感染等。卡氏肺囊虫、侵入性真菌机会感染风险增高。常见的EB病毒、巨细胞病毒、腺病毒、呼吸道合胞病毒等感染对重症联合免疫缺陷患儿可能是致命的。脊髓灰质炎病毒疫苗、卡介苗、水痘疫苗等活疫苗的不适当接种将会产生致死性后果。反复腹泻、严重感染引起SCID患儿体形消瘦,生长发育缓慢。


SCID患儿缺乏排斥外源组织的能力,母源性T细胞植入或输注了含有白细胞抗原不一致淋巴细胞的血制品,都可发生严重的移植物抗宿主病;因此输注的血制品须经γ照射,并去除白细胞。如果患儿从未感染过巨细胞病毒,所用血制品应来源于巨细胞病毒抗体阴性的供者。


SCID临床表现严重,不及时治疗将引发致死性后果。既往存在先证者死于反复、严重感染的家庭可以早期通过分子诊断明确SCID携带者并进行产前诊断。但超过70%的病例为散发,另外阳性的家族史常无特异性,容易被忽视。研究显示,在3.5月龄前接受HSCT生存率为94%,而3.5月龄发生慢性腹泻、严重感染后进行HSCT生存率仅为69%。如果出生时未能及时筛查出SCID,患儿将面临反复感染,生存质量下降;另外,感染后的干细胞移植需要调整用药,降低移植成功率,说明早期诊断、早期治疗可以明显提高生存率,降低病死率。然而,由于SCID患者在发生感染前缺少临床症状,因此,如何在感染前早期识别一直是困扰医务工作者的难题。筛查方法的出现,为解决这一难题,提供了很好的技术支持。


三、SCID筛查


新生儿筛查指在生后早期采用快速、敏感的方法对遗传代谢性疾病等进行筛查,以达到早期诊断、早期治疗的目的,是降低出生缺陷的第三级预防措施。1963年干血纸片细菌抑制法检测苯丙酮酸开启了苯丙酮尿症的新生儿筛查。随着免疫学、血尿串联质谱检测等方法的发展,先天性甲状腺功能减退、肾上腺皮质增生及其他多种氨基酸、脂肪酸等代谢性疾病也得到了常规筛查。现已有超过58种先天性疾病被纳入新生儿常规筛查项目。1968年Wilson和Jungner即提出新生儿疾病筛查应符合的标准,指出不仅仅是通过可靠、经济的方法筛选出严重的先天性疾病,更需要后期有效的治疗及连续性的随访干预。


SCID生后病死率极高,目前已经有可靠、经济的筛查手段,早期移植可明显改善预后,满足新生儿疾病筛查标准。虽然SCID发病率较低,但其作为一种严重影响健康的重大疾病,应该被纳入到新生儿常规筛查中。


1.SCID筛查方法


SCID患儿多数存在T细胞缺乏,因此淋巴细胞绝对计数可作为SCID的筛查手段之一。但血常规并非新生儿生后常规检查,且无法与其他筛查共用干血纸片;部分的SCID患儿不伴有全血淋巴细胞计数的明显减少;均限制了该方法的应用。2001年美国疾控中心拟建立以脐血T淋巴细胞计数为标准的新生儿筛查手段。


20世纪70年代就有研究尝试通过干血片提取比色测定ADA酶活性进行ADA缺陷的SCID筛查,但该方法漏诊率及假阳性率高,未能成功推广。SCID病例中有报道IL-7高水平表达,有人提出可以将IL-7作为SCID及获得性淋巴细胞减少症的生物标志物。一项纳入13例SCID患儿及183例匿名者干血片的研究提示,单纯IL-7检测的特异度为96.1%,灵敏度为85%。但由于干血片中IL-7的稳定度有限,该方法未能成为SCID的常规筛查手段。


Chan和Puck在2005年首先报道了采用定量PCR方法检测T细胞受体切除环(T-cell receptor excision circles, TRECs)。TREC是在胸腺发育成熟过程中,编码T细胞受体的基因进行重组,重组过程中生成了小片段的游离环状DNA。T细胞分裂过程中TRECs不复制,因此可作为判断胸腺输出初始T淋巴细胞功能的可靠指标。若TRECs减少或缺失,则高度怀疑SCID,进一步行流式细胞及基因诊断确诊。通过TREC筛查SCID可以与其他新生儿常规筛查项目共用干血纸片,有利于该筛查方法的正式大范围推广。除了SCID外,TREC检测还能发现包括21三体、DiGeorge综合征、特发性T淋巴细胞减少症等其他引起T淋巴细胞计数严重减少的疾病。


TRECs检测价格便宜,包括设备、劳务和试剂等所需要的费用约为4.25美元/婴儿,与其他筛查项目价格相当或更低;方法高度敏感、特异,筛选试验的灵敏度接近100%,可有效检出SCID患儿;因此采用TRECs进行SCID新生儿筛查可有效应用到公共卫生事业,被认为是美国"国家标准的新生儿筛查项目"。但须特别注意TREC检测中阳性结果和阴性结果的意义。早产儿比足月儿TREC的假阳性率明显升高,塞维利亚一项对5 160例新生儿SCID筛查的结果显示3例TRECs异常的婴儿均为早产儿,这可能是因为目前尚缺少与胎龄相关的TREC参考值,而产前使用糖皮质激素促胎肺成熟会降低循环T细胞;对于TRECs阳性的早产儿通常推荐每2周复查直至纠正胎龄满37周。此外,严重的心脏缺陷及消化道异常也可以导致TREC的假阳性。虽然尚无TREC筛查阴性漏检典型SCID病例的报道,但该检测手段不能识别所有存在T细胞功能缺陷的婴儿。MHC Ⅱ缺陷、ZAP70缺陷及其他T淋巴细胞受体重排正常、远端成熟及功能通路障碍的疾病,可能具有正常数量的TRECs。美国加利福尼亚州2年SCID新生儿筛查显示,2例MHC Ⅱ缺陷、1例延迟性ADA缺陷未被检出。此外,TREC仅可检出T细胞缺陷,不能检出体液免疫缺陷及中性粒细胞异常。因此,需要警惕的是TREC阴性结果不能排除新生儿患其他免疫缺陷疾病可能。


一些非特异、表现延迟的SCID出生时仅通过TREC检测可能遗漏,需要κ-删除重组切除环(κ-deleting recombination excision circles,κRECs)等其他检测手段协诊。κRECs是B细胞成熟过程中,编码B细胞受体基因重排时产生的非复制的小片段DNA产物,可以作为伴有B细胞数量减少的B淋巴细胞免疫缺陷的筛查方法。例如延迟性ADA患者中,T细胞分裂可能对有毒代谢产物增加的耐受性较好,而B细胞则更容易裂解,κRECs有利于此类患者的早期发现;κRECs在X-连锁无丙种球蛋白血症(XLA)的筛查中也发挥着重要作用。理想情况下,应该联合TREC-κRECs进行新生儿免疫缺陷的筛查。


2.SCID筛查的经济社会效益


经济效益的评估需要包括筛查的普遍性,测试手段的敏感性及特异性,治疗的可用性和选择性,测试的成本(包括验证的成本),后续医疗服务,社会成本和病死率、发病率等方面。2016年美国华盛顿州对86 600名新生儿SCID筛查进行分析,结果显示对比通过阳性家族史的早期诊断,SCID筛查每年可以多发现1.19例患儿并避免0.40例死亡;每个生命年节约的增量成本效果比(incremental cost-effectiveness ratio,ICER)约35 311美元;生命价值评估显示收益成本比为5.31;敏感性分析显示所有变量在合理范围内波动时ICER小于100 000美元,净经济效益仍为正。法国一项研究对2006年至2010年的SCID筛查成本分析显示,SCID的早期检出可以使每例患者的治疗成本降低50 000~100 000欧元;假设测试的单位成本为5欧元,SCID收支平衡所需的疾病发生率约为1/20 000;然而一旦3月龄内进行干细胞移植的生存优势被证实,人群大范围疾病筛查可以明显节省成本。因此,在新生儿期进行SCID早期筛查具有成本效益。最重要的是,SCID病例生后的检出允许患儿及时得到治疗,避免了并发症出现后长期、昂贵的重症监护和显著增加的医疗成本。早期筛查可提高治愈率,大大改善了生活质量,降低了社会负担,尽早识别SCID显得至关重要。


3.SCID筛查的推广


美国威斯康星州2008年率先利用TREC方法针对SCID进行遍及全州的新生儿筛查,在3年时间内共207 696名新生儿接受筛查,其中72例足月新生儿存在TREC异常结果;筛查的特异度为99.98%,灵敏度为100%,假阳性率0.018%,阳性预测值为45.83%,达到对SCID筛查要求。为了解人群SCID发病率、评估早期治疗的有效性,2015年美国纳入加利福尼亚州等11个州的筛查项目,共3 030 083例新生儿接受SCID筛查,检出SCID患儿52例,估计SCID群体发病率约1/58 000。阳性病例进一步行流式细胞及基因检测明确诊断,42例典型SCID患儿中9例IL2RG基因突变,6例IL7RA基因突变,5例ADA基因突变,4例RAG1基因突变,3例JAK3基因突变,1例DCLRE1C基因突变,1例RAG2基因突变,1例CD3D基因突变,1例TC7A基因突变,12p四体的Pallister-Killian综合征1例,未检测出SCID已知基因突变6例,未行基因检测4例;10例不典型SCID患儿(CD3 T淋巴细胞300~1 500/μl,植物凝集素扩散试验为正常值10%~50%)中4例检出RAG1突变(1例为Omenn综合征患儿),2例检出RMRP基因突变,1例检出IL2RG突变,1例DCLRE1C基因突变,未检测出已知SCID基因突变2例。3例患儿治疗前已死亡,余49例SCID患儿接受了移植、酶替代和(或)基因治疗,其中45例患儿存活、预后良好;SCID患儿诊断和免疫重建后的存活率为87%(45/52)。至今遍布23个州、哥伦比亚区及纳瓦霍族保留地,70%以上的美国新生儿生后接受了SCID筛查,因此,美国卫生与人类服务部建议将新生儿SCID筛查纳入常规疾病筛查项目。


英国、法国、西班牙、巴西、土耳其等国家也纷纷进行新生儿SCID筛查的试点研究。2010年5月1日起至2011年12月31日,我国台湾地区开展的SCID筛查,涵盖了35%~37%的台湾省新生儿,怀疑存在SCID的低TREC新生儿均进一步行全血细胞计数及流式细胞术检测。共106 391名新生儿接受筛查,5例(0.005%)结果显示异常(TRECs为0)。其中2例为IL2RG、RAG1基因突变的典型SCID,分别在2.8月龄和5.3月龄接受了HSCT;2例为特发性T细胞淋巴细胞减少症,1例患儿在15月龄随访时仍存在T细胞持续减低,另1例T细胞水平在13月龄时恢复;1例最终诊断为乳糜胸。该筛查亦检测出5例DiGeorge综合征患儿。研究发现,我国台湾人群中SCID的发生率约为1/53 196,后期持续关注、随访阳性病例的免疫功能显得十分重要。


四、我国SCID筛查现状及展望


我国大陆地区目前尚未有开展新生儿人群大样本SCID筛查的报道。但国内已有从事免疫缺陷病临床和研究的机构进行相关的工作。1999年起启动国内免疫缺陷病的登记制度,而后依托香港大学,筹建了免疫缺陷的登记网站(http://paed.hku.hk/study3/pid)。2015年重庆医科大学附属儿童医院赵晓东教授提出,我国作为人口大国,需要促进原发性免疫缺陷病的新生儿筛查,将SCID新生儿筛查充分融入现有的新生儿筛查体系,尽快启动SCID筛查的试点工作。复旦大学附属儿科医院自2009年开始采用检测TRECs的方法进行SCID筛查研究,目前已完成超过万例的新生儿样本检测(未发表数据)。我国多家儿童医院参加的"免疫缺陷病防治关键技术研究"项目不仅提高了SCID的诊断和治疗水平,也建立了SCID新生儿筛查的技术体系,即将建立TRECs正常参考值范围。随着对该疾病认识的逐渐加深,国家和社会对免疫缺陷疾病的日益重视,SCID必将会被纳入新生儿疾病筛查的常规项目,早期发现具有潜在风险的患儿,在严重感染前明确诊断,尽早治疗,提高生存率,改善人口质量,大幅提高我国免疫缺陷病的防治水平。


来源:《中华儿科杂志》, 2017,55(01): 70-73




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