中华医学会
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目的
筛查并分析南京地区黏多糖贮积症（mucopolysaccharidosis，MPS）相关基因的致病性和可疑致病性位点在新生儿群体中的携带情况。
方法
回顾性选择2022年3月至2024年10月于南京医科大学附属妇产医院出生并采用芯片捕获二代测序技术检测MPS相关基因的新生儿为研究对象，总结新生儿MPS相关基因的致病性和可疑致病性变异的携带情况。
结果
共纳入30 043名新生儿，检出1例男性新生儿MPSⅡ编码的杜糖醛酸-2-硫酸酯酶（iduronate 2-sulfatase，IDS）基因存在p.Arg273Trp可疑致病性变异，其干血斑IDS活性0.1 nmol/（h·μl），低于截断值，诊断为MPSⅡ潜在患儿，MPSⅡ患病率为1/30 043（0.003%）。此外还检出319例MPS其他分型相关基因变异的携带者，包括MPSⅠ携带者70例（0.233%）、MPSⅢA携带者44例（0.146%）、MPSⅢB携带者52例（0.173%）、MPSⅢC携带者41例（0.136%）、MPSⅣA携带者23例（0.077%）、MPSⅣB携带者56例（0.186%）、MPSⅥ携带者22例（0.073%）、MPSⅦ携带者11例（0.037%）。其中MPSⅠ变异频率较高的位点依次为p.Leu346Arg（0.025%）、p.Ser633Leu（0.013%）；MPSⅢA变异频率较高的位点依次为p.Asp235Asn（0.023%）、p.Arg377Cys（0.008%）；MPSⅢB变异频率较高的位点依次为p.Trp361Arg（0.007%）、p.Tyr335Cys（0.007%）、p.Tyr309Cys（0.007%）；MPSⅢC变异频率较高的位点依次为c.493+1G>A（0.023%）、p.Arg344Cys（0.012%）、c.1250+1G>A（0.007%）；MPSⅣB变异频率较高的位点依次为p.Asp448Val（0.020%）、p.Arg49Cys（0.008%）；MPSⅥ变异频率较高的位点依次为p.Gly303Glu（0.007%）。
结论
本文共检测出1例MPSⅡ潜在患儿，MPSⅡ患病率为1/30 043；319例MPS其他分型的携带者，携带率最高分型依次为MPSⅠ、MPS ⅣB和MPSⅢB。
黏多糖贮积症（mucopolysaccharidosis，MPS）是由于编码溶酶体酶的基因变异导致糖胺聚糖不能降解，蓄积于溶酶体中，从而引起细胞功能障碍。MPS中除MPSⅡ为X连锁隐性遗传外［1］，其余分型均为常染色体隐性遗传［2］。MPS患儿的主要临床表型包括器官肿大、发育迟缓、面部畸形、骨骼发育不良等［3］。MPS从新生儿期到儿童晚期甚至成年早期均可发病，发病时间一般在18月龄至4岁龄之间。表型严重的患儿通常于10岁前死于呼吸或心脏衰竭等［4］。
目前我国MPS的诊断主要依赖于患儿出现临床症状后被动就诊，但常导致诊断延迟和治疗滞后，多数患儿确诊时已发生不可逆的组织和器官损伤。因此对MPS进行早期筛查与诊断，是实现及时干预、改善患儿预后的关键。新生儿MPS筛查早期主要依赖于酶活性检测，如荧光法和质谱法，但此类方法检测病种有限，存在假阳性率和假阴性率高等局限性［5,6,7］。近年来新生儿基因筛查逐步兴起，有研究表明基因筛查与传统酶活性筛查相比，假阳性率更低、筛查病种更广、风险信息更精细［8］。本团队前期问卷调查显示高达86.68%的新生儿父母支持新生儿基因筛查［9］。新生儿基因筛查可有效识别携带者，对未来的生育指导具有重要意义。对于晚发患者，早期诊断与治疗可以显著提高其生存质量［10］。本研究回顾性分析我院新生儿MPS相关基因的筛查结果，探讨MPS相关基因致病性和可疑致病性变异的携带情况，以期为MPS的遗传咨询、疾病防控提供一定参考。
对象和方法
一、研究对象
回顾性选择2022年3月至2024年10月于南京医科大学附属妇产医院（南京市妇幼保健院）出生并进行基因筛查的新生儿为研究对象。本研究通过本院伦理委员会审批（2021KY-071）。所有新生儿监护人均对基因筛查知情同意。新生儿基因筛查流程见图1 。
二、研究方法
1.MPS筛查相关基因的选择：本研究MPS筛查基因包括有治疗方法的、疾病与基因的对应关系是确定性关系（definitive）的、符合以下标准之一的变体：（1）在ClinVar中被确定为致病性或可能致病性；（2）在人群数据库（GnomAD、ESP6500和1000 Genomes）中被归类为无义、移码或影响一个或两个剪接位点或基因起始密码子的典型变体，等位基因频率为1%或更低。根据上述标准MPS基因筛查选择了9种基因：α-L-艾杜糖醛酸酶（IDUA）、艾杜糖醛酸-2-硫酸酯酶（IDS）、N-磺基葡糖胺磺基水解酶（SGSH）、α-N-乙酰葡糖胺酶（NAGLU）、乙酰肝素-α-氨基葡糖苷N-乙酰转移酶（HGSNAT）、半乳糖胺-6-硫酸酯酶（GALNS）、β-半乳糖苷酶（GLB1）、芳基硫酸酯酶B（ARSB）、β-葡萄糖醛酸酶（GUS）基因。N-乙酰葡糖胺-6-硫酸酯酶（GNS，MPSⅢD的编码基因）和芳基硫酸酯酶K（ARSK，MPSⅩ的编码基因）由于疾病与基因的对应关系是非确定关系而被排除，透明质酸酶1（HYAL1）由于MPSⅨ目前还没有治疗方法而被排除。因此本研究筛查的MPS分型包括MPSⅠ、MPSⅡ、MPSⅢA、MPSⅢB、MPSⅢC、MPSⅣA、MPSⅣB、MPSⅥ、MPSⅦ。
2.标本采集：新生儿出生后48~72 h采集足跟血，制成干血片后备用。
3.基因测序：由深圳华大基因股份有限公司完成检测。保证DNA浓度≥1.6 ng/μl，-20℃保存。核基因组有效测序深度≥100×，目标区域20×，覆盖度≥95％。本研究设计的芯片包含246种致病基因Panel，包括MPS相关基因的全部外显子和剪切位点致病/可疑致病性变异。
4.生物信息学分析：测序数据与人类参考基因组（hg19/GRCh37）比对。参考数据库包括dbSNP数据库、1000基因组计划和外显子组聚合联盟等。变异位点解读依据美国医学遗传学学会指南和致病性证据相关文献［11］。采用SIFT、Variant Taster、PolyPhen-2和PROVEAN等预测相关蛋白质的生物学功能。
5.IDS活性测定：将3 mm干血斑样本打至2 ml EP管中，加入1%吐温20溶液100 μl，25℃、700 rpm振荡30 min，取上清液20 μl和α-L-艾杜糖醛酸酶（pH 5.0）5 μl 加入至含有1.3 mM 4甲基伞形酮-α-L-艾杜糖醛酸-2-硫酸酯、0.1 M乙酸钠和10 mM醋酸铅的酶促反应混合物（pH 5.0）中，37℃下反应20 h，再加入0.2 M 碳酸氢钠（pH 10.1）50 μl终止反应。对IDS活性数据切值计算采用中位数倍数法。截断值为0.3×中位数=1.3 nmol/（h·μl）。
三、统计学方法
采用描述性统计分析。计数资料以频数（例）和率（%）表示。
结 果
一、MPS基因筛查结果
2022年3月至2024年10月南京医科大学附属妇产医院（南京市妇幼保健院）共出生55 125名新生儿，其中30 043名家长同意并完成新生儿基因筛查，共检出1例男性新生儿IDS基因存在p.Arg273Trp变异，根据美国医学遗传学学会指南判定为可疑致病性变异。因MPSⅡ为X染色体连锁隐性遗传，该患儿为男性，故进一步检测了其干血斑的IDS活性为0.1 nmol/（h·μl），低于截断值，诊断为MPSⅡ潜在患儿。该患儿目前已随访至2岁，仍无临床症状，继续长期随访中。本研究中MPSⅡ患病率为1/30 043（0.003%）。此外还检测出319例MPS相关基因变异携带者，携带率最高的分型依次为MPSⅠ、MPSⅣB和MPSⅢB。见表1 。
二、MPS基因致病性变异位点分析
（一）携带率相对较高的MPS分型
1.MPSⅠ（IDUA基因）：70例IDUA基因变异携带者中共检测出16个致病性变异和17个可疑致病性变异，变异位点主要集中于IDUA基因外显子8和外显子14，以单碱基变异为主，占72.9%（51/70）。IDUA基因变异频率较高的位点依次为p.Leu346Arg、p.Ser633Leu、p.Thr179Arg和p.Tyr117Thrfs*16。
2.MPSⅢ：（1）MPSⅢA（SGSH基因）：44例SGSH基因变异携带者中共检测出5个致病性变异和17个可疑致病性变异，变异位点主要集中于SGSH基因外显子6和外显子8，以单碱基变异为主，占95.5%（42/44）。变异频率较高的位点为p.Asp235Asn和p.Arg377Cys。（2）MPSⅢB（NAGLU基因）：52例NAGLU基因变异携带者中共检测出5个致病性变异和25个可疑致病性变异，变异位点主要集中于NAGLU基因外显子6和外显子5，以单碱基变异为主，占78.9%（41/52）。变异频率较高的位点依次为p.Trp361Arg、p.Tyr335Cys、p.Tyr309Cys和c.1022-2A>G。（3）MPSⅢC（HGSNAT基因）：41例HGSNAT携带者中共检测出致病性和可疑致病性变异各7个，主要集中于HGSNAT基因内含子4和外显子11，以单碱基变异为主，占92.7%（38/41）。变异频率较高的位点依次为c.493+1G>A、p.Arg344Cys和c.1250+1G>A。
3.MPSⅣB（GLB1基因）：56例GLB1基因变异携带者中共检测出致病性和可疑致病性变异各13个，主要集中于GLB1基因外显子2、外显子4和外显子13，以单碱基变异为主，占82.1%（46/56）。变异频率较高的位点为p.Asp448Val和p.Arg49Cys。
MPS相关基因变异位点及检出情况见表2 。
（二）其他MPS分型
1.MPSⅣA（GALNS基因）：23例GALNS基因变异携带者中共检测出8个致病性变异和15个可疑致病性变异，变异位点主要集中于GALNS基因外显子3和外显子11，以单碱基变异为主，占87.0%（20/23），每个变异位点均只检测到1次。
2.MPSⅥ（ARSB基因）：22例ARSB基因变异携带者中共检测出7个致病性变异和9个可疑致病性变异，变异位点主要集中于ARSB基因外显子5和外显子2，以单碱基变异为主，占81.8%（18/22）。变异频率最高的位点为p.Gly303Glu，等位基因频率为0.007%。
3.MPSⅦ（GUSB基因）：11例GUSB基因变异携带者中共检测出2个致病性变异和7个可疑致病性变异位点，变异位点主要集中于GUSB基因外显子12，以单碱基变异为主，占72.7%（8/11）。变异频率最高的位点为p.Arg611Trp和p.Arg110*，等位基因频率均为0.003%。
讨 论
本研究利用二代测序技术对南京地区的30 043名新生儿进行了MPS筛查，结果显示患病率最高的分型是MPSⅡ，携带率最高的MPS分型分别为MPSⅠ、MPSⅢB、MPSⅣB、MPSⅢA和MPSⅢC。本文展示了南京地区新生儿MPS相关基因变异图谱，为南京地区MPS的早筛查、早诊疗提供了一定参考。
MPS的发病率因种族和背景而异，总发病率约为1/25 000［12］。本地区通过基因筛查项目从30 043名新生儿中共筛查到319例MPS相关基因致病性和可疑致病性变异的携带者，总体携带率为1/94，有1例MPSⅡ的潜在患儿，患病率为1/30 043。上海新华医院2023年报道的MPS疾病谱中最常见的分型为MPSⅡ，其次为MPSⅣA和MPSⅠ［13］。本研究中患病率最高的分型是MPSⅡ，与文献报道一致；而携带率较高的分型依次为MPSⅠ、MPSⅣB，和MPSⅢB，本研究携带率与文献报道的疾病谱不一致，可能和疾病的轻重及地域差异有关，上海新华医院的MPS患儿源自全国各地且多为出现症状后就诊，而本研究为新生儿筛查，研究对象仅来自于南京地区，得到的是本地区更为精确的携带率和基因变异率。
MPSⅡ全球患病率为1/322 580~1/140 845［1］，而本地区患病率高于全球患病率。据文献报道MPSⅡ是亚洲国家中MPS最常见的类型，包括中国［14］、日本［15］和韩国［16］，约占MPS患者的一半。截至目前HGMD数据库中已报告的IDS基因变异有667种（ http：//www.hgmd.cf.ac.uk/ac/gene.php？gene=IDS），其中p.Arg468位点是IDS的热点变异位点［17］。本研究中MPSⅡ潜在患儿携带p.Arg273Trp，非热点变异。
MPSⅠ全球患病率为1/144 928~1/60 241［1］，本研究未发现该病患儿。MPSⅠ在欧洲国家发病率较高，分别占丹麦和挪威MPS患者的30%和60%，最常见的IDUA基因变异是p.Trp402X和p.Gln70X［14，18］。日本最常见的IDUA基因变异是c.704ins5和p.Arg89Gln。韩国最常见IDUA基因变异是p.Leu346Arg和c.704ins5［19］。而我国北京地区的MPSⅠ中最常见的IDUA基因变异是p.Ala79Val和p.Leu346Arg，约占IDUA基因总变异位点的29%［20］。在本研究中MPSⅠ最常见的IDUA基因变异位点依次为p.Leu346Arg、p.Ser633Leu、p.Thr179Arg和p.Tyr117Thrfs*16，未检出p.Ala79Val，与既往报道不完全一致，可能与我国南北地域差异有关。
MPSⅢ分为四种亚型，ⅢD型因未纳入本研究基因筛查项目故不在讨论范围内。本研究中MPSⅢB是3种亚型中携带率最高的。MPSⅢB也是希腊MPSⅢ最常见的亚型，占所有确诊MPSⅢ病例的81%（26/32），热点变异为p.Tyr140Cys、p.His414Arg和p.Arg626X，约占该研究中NAGLU基因总变异的70%［21］。MPSⅢB也是台湾地区MPSⅢ中最常见的亚型，热点变异为p.Arg565Trp和p.Arg130Cys［22］。本研究中MPSⅢB变异频率较高的位点依次为p.Trp361Arg、p.Tyr335Cys、p.Tyr309Cys和c.1022-2A>G，与文献报道不一致，可能与地域和人种差异有关。
MPSⅣB是由GLB1基因变异引起的，该变异可导致神经节苷脂GM1和硫酸角蛋白的积累。如果神经节苷脂GM1的积累占主导地位，患儿诊断为神经节苷脂GM1贮积症，而硫酸角蛋白的积累为主时，患儿则诊断为MPSⅣB，因此MPSⅣB需要与神经节苷脂GM1贮积症相鉴别。上海地区报道的691例MPS中MPSⅣB只有3例，1 520例溶酶体贮积症中神经节苷脂GM1贮积症只有25例，占比均非常低［13］。本研究中的GLB1基因变异的携带率较高，预测MPSⅣB发病率高于文献报道。MPSⅣ主要影响患儿的软骨和骨发育，对认知功能影响较小，临床特征包括面部粗糙、短颈和躯干侏儒症、角膜混浊、骨骼发育不良、小牙釉质薄且经常形成龋齿等，其中MPSⅣB临床症状较轻。MPSⅣB在MPS就诊人数中占比低可能与临床表型轻，就诊需求低有关。本文中GLB1基因变异频率较高的位点为p.Asp448Val和p.Arg49Cys，既往均被报道过为神经节苷脂GM1贮积症的致病性变异［23,24］。
新生儿MPS筛查既往使用酶活性筛查，不论是荧光法还是质谱法都受制于酶活性的变化，漏检风险较高，且MPS多个基因如MPSⅠ、MPSⅡ、MPSⅢB、MPSⅥ、MPSⅦ等编码的蛋白活性均受假性缺陷等位基因的影响，可能会导致酶活性降低，从而增高假阳性率，给临床工作带来较大负担，同时也会增加患儿家长的焦虑。而基因筛查可以准确地检测出相关基因的致病性和可疑致病性位点，初筛阳性的患儿再辅助检测干血斑中的酶活性，可以避免反复召回工作，提高了检出率并且可显著降低假阳性率。
本研究对南京地区新生儿人群中MPS致病基因的携带率和变异图谱进行了筛查，与既往报道只统计有症状患儿的基因变异位点相比，本研究结果能够更加准确地反映南京地区MPS致病性/可疑致病性位点携带情况，可为本地区的MPS早发现、早诊断、早治疗等工作提供一定依据；也能为新生儿携带家庭二胎生育及携带者育龄期提供更加精准的遗传咨询。但本文因筛查样本量不够大，筛出阳性患儿较少，未能给出准确的患病率，未来将进一步扩大样本量。
引用本文:张志蕾,孙云,王欣,等. 黏多糖贮积症相关基因在新生儿群体中的变异频谱分析[J]. 中华新生儿科杂志（中英文）,2025,40(11)：659-665.DOI:10.3760/cma.j.cn101451-20250427-00141.
