文章内容整理自 首都医科大学附属北京妇产医院检验科 曹正 教授的专题报告
新生儿疾病筛查是指对一些危害严重的先天性遗传性代谢疾病，在新生儿临床症状完全出现之前通过实验手段检查出来，就可以及早治疗、避免患儿出现功能性障碍和机体不可逆的损伤，由此减少残疾发生、降低小儿死亡率。
（1）危害性：筛查的疾病要能够引起一定的机体损伤；
（3）可治性：这种疾病必须有治疗方案，否则进行全民筛查的意义不大；
（4）可查性：在临床症状出现之前，需要有好的实验指标能够及早地显示出异常；
（5）简便性：检查方法相对简便易行，可以大范围使用；
（6）可行性：筛查费用要在合理的区间内，且用于筛查、诊断治疗的费用低于因没有被筛查而误诊造成的损失和国家的支出。
遵循这六个原则，学界确定了一些需要筛查的疾病种类。新生儿筛查的历史始于60年代美国的Guthrie博士，通过细菌抑制法，测定干血片里苯丙氨酸的含量，来筛查苯丙酮尿症（PKU）。到70年代，第一次国际新筛会议召开，把筛查病种从PKU扩大到了先天性甲状腺功能低下。80年代，北京和上海率先在全国开展了新生儿筛查的探索，到90年代，《中国中华人民共和国母婴保健法》首次通过法律的形式，把新生儿筛查纳入我国母婴保障体系。随着技术进步，2006年，美国医学遗传学会（ACMG）汇集了300多位不同领域专业人士，对84种新生儿疾病依据三个不同方面进行量化打分。该事件扩大了筛查病种，在新生儿筛查领域有着里程碑意义。在进行量化打分的过程中，ACMG依据了三个不同方面的打分原则：一是从疾病的角度，要考虑发病率，即出生后48小时是否有明显的临床症状；如果不进行治疗，导致的严重程度、危害程度水平；早期干预有效程度，以及筛查方法的灵敏度和特异度；筛查的通量和费用。第二方面是从总体效果评判。第三方面是关于治疗和管理，是否能对筛查到或诊断的病种进行提早的干预，干预的费用是否在合理的区间。
根据这样的打分原则，这份ACMG专家推荐遴选出了29种首选筛查病种和25种次选筛查病种。在首选筛查病种和次选筛查病种里，依赖串联质谱进行的疾病筛查分别占到了20种和22种，可见串联质谱技术在新生儿筛查领域所占的分量非常重。质谱是一种测量带电离子质核比的分析技术，出现的时间也很早，在新生儿筛查领域以及其他大多数一线临床检测里面，主要是使用三重四极杆的质谱设备。它之所以广泛为临床所应用，是其造价相对大分子的高分辨质谱较低；此外，它的检测原理分别通过一级质谱对母离子的筛查和惰性气体的碰撞，再结合二级质谱对子离子的筛查，对母离子和子离子达到了同时检测，大大提高了特异性。所以三重四极杆的特殊构造，再加上随着质谱技术的发展、出现了不同的扫描模式，为实现近乎于金标准的分子检测提供了可能性。现在串联质谱在新生儿遗传代谢病筛查中的应用主要是氨基酸有机酸脂肪酸氧化异常的遗传代谢病的筛查。遗传代谢病是遗传性生化代谢缺陷的总称，由于基因的突变，引起蛋白结构和功能的改变，导致酶、受体、载体产生了一些功能上的缺陷。机体的代谢，不管是链条式的代谢还是环状的代谢、循环，一般步骤都是比较复杂的，其中涉及了很多关键的受体、酶、载体蛋白，如果这些蛋白的功能或结构发生了变化，那么就会造成反应底物或是中间代谢产物在体内的大量堆积。这种异常的中间代谢产物的堆积，就势必会造成临床上一些相应的表现。通过串联质谱技术，可以同时检测样本中的氨基酸、游离肉碱、酰基肉碱、琥珀酰丙酮等，分别对应筛查氨基酸代谢异常、有机酸血症、脂肪酸氧化障碍等代谢疾病。需要注意的是，串联质谱是同时对几十种代谢物进行筛查和甄别，它的筛查中有几个特点：有可能一个指标对应多种疾病、也可能多个指标对应一种疾病，少数情况下也会一个指标对应一种疾病。
下面分别举例说明。多个指标对应一种疾病的情况，比如常见的PKU苯丙酮尿症，其中的苯丙胺酸和酪胺酸的代谢相对来说较为简单且为人熟知。但尽管如此，在其过程中也有非常多的步骤，并有大量不同的酶参与其中。在苯丙酮尿酮尿症里，如果苯丙胺酸羟化酶发生异常，就会出现苯丙氨酸的异常升高，下游的产物酪胺酸就会降低，导致比值升高，两个指标发生异常变化。也有时候会看到有指标对于一种疾病，比如说酪氨酸血症二型就是由于酪氨酸转氨酶缺陷，直接导致酪氨酸的累积升高，但该指标还对应着多种疾病，这种情况就比较更难分析了。尿素循环也是有不同的反应物和不同的酶来参与进来，当看到瓜氨酸升高的时候，如果是瓜氨酸血症一型的时候，那么就是精氨酰琥珀酸合成酶（ASS）缺陷；如果是二型的话，就是希特林蛋白或者是维生素P的缺乏，叫瓜氨酸血症二型。所以说不管是ASS还是希特林蛋白缺乏，都会造成阻断尿素循环的正常路径，导致瓜氨酸的累积，造成瓜氨酸血症二型。刚才简单介绍了一下串联质谱目前在氨基酸脂肪酸代谢和有机酸血症代谢筛查中的应用情况，其实还有更多的病种受到了新生儿行业的关注。回到2006年的ACMG专家组建议，基于当时的指标，还有一些暂不建议筛查的一些病种。这些病种受限于当时人们的认识，也很大程度上受限于当时的筛查手段、硬件设备的不成熟。随着技术的进步，这些原来被认为可以暂不筛查的病种，也慢慢进入到常规筛查的视野里面。以溶酶体贮积症（LSD）为例，作为一类由溶酶体缺陷引发的疾病，它的种类其实非常多，大部分属于常染色体隐性遗传病，部分属于X连锁隐性遗传病。目前已经发现有50多种溶酶体贮积症，总的发病率非常可观。它的症状成进行性的发展，可以累积到全身多种器官，如果没有及时治疗，有可能导致患者终身残疾甚至是死亡。现在的核心问题，就是如何在疾病早期尚未影响到中枢神经系统，或者造成其他器官发生不可逆的病理改变之前，鉴别到这些患儿，并采取及时有效的治疗。新生儿筛查就提供了解决的途径，溶酶体贮积症虽然有50多种，但从发病率来讲，主要需要解决的是其中排名最前的6种疾病，它们加起来大约占到了95%以上的发病率。
对于溶酶体贮积症，需要筛查酶的功能缺陷。这项工作比较困难复杂，要做的第一项工作就是把酶从滤纸片干血斑（DBS）上萃取下来进行复溶，并让酶活性达到最佳的状态，然后再设计专有的底物进行反应，通过检测产物量对酶的功能进行间接检测。在2013年，美国新生儿和儿童遗传性疾病咨询委员会已经将批准将溶酶体贮积症的主要两个发病形式：庞贝病和MPS-I列入了全国推广的新生儿疾病的筛查名单。台湾也在2005年的时候开始了对庞贝病的筛查，2015年又陆续开始了戈谢病和MPS-I的筛查。而大陆目前还没有开展大规模的LSD筛查，虽然在北京、上海、广州等地已经开展了20多种溶酶体活性的测定和部分疾病的基因诊断，但在政府机构层面还没有进行明确的推广。总体来说，大量的LSD患者还不能得到及时或者明确的诊断。第二个病种是X-连锁肾上腺脑白质营养不良（X-ALD）。这是一种过氧化物酶体脂质的一些疾病，可以进行性地累积到肾上腺皮质和神经系统；X连锁隐性遗传，多见于男性；发病率比LSD略低，致病基因是ABCD1，是位于过氧化物酶体膜上的编码蛋白，ALD造成它的缺陷，直接造成极长链脂肪酸的特异性的累积，引起中枢神经系统脱髓鞘、肾上腺皮质萎缩或发育不良，主要临床表现是进行性的精神、运动障碍，视力听力下降，肾上腺皮质功能低下等。可想而知，这些环节在儿童发育中都是非常关键的，会影响到运动系统、内分泌系统的发育。X-ALD的治疗主要是早期干造血干细胞的移植，因此早期诊断非常重要。它的主要标志物是极长链脂肪酸，要通过液相串联质谱的技术，对极长链脂肪酸进行早期的筛查，凭借串联质谱的这种高通量、特异性、稳定快速的优势，可以对它进行很好的筛查。
美国新生儿和儿童遗传性疾病咨询委员会在2016年的时候已经批准将X-ALD列入筛查名单，但是在我国也还没有得到关注，我的实验室正在尝试进行研究。接下来这个病种是先天性肾上腺皮质增生症（CAH）。它是一种常染色体隐性遗传病，由于类固醇合成中某种酶活性先天不同程度的缺失，导致肾上腺皮质醇的合成部分或完全受阻，最终的结果是导致雄性激素异常增多。最常见的是21羟化酶的缺乏症，属于CAH的一种分型，约占CAH总数的95%。2018年年底，北京市已经开始了新生儿CAH一级筛查的完整的应用。在筛查中，CAH的假阳性率居高不下，通过调整cut off值，针对性的对低体重儿或早产儿进行筛查，可以一定程度上降低假阳性率。另外也可以通过二级筛查，对初次筛查阳性的样本进行基于串联质谱的进一步筛查；还可以进行二次筛查，就是初次筛查之后将患者召回，然后进行随访或进一步筛查。可见CAH的二级筛查于降低首次筛查假阳性率是非常重要的。2009年的一篇文章里，实验者筛查了6万个标本，真阳性标本只有6个，假阳性标本通过一级筛查大概有1700个，假阳性标本大概是真阳性的将近300倍。那么如果以常规方法和串联质谱方法联合筛查，假阳性标本数量将大幅下降，效果非常显著，相信将来会对CAH新筛起到重要作用。腺苷脱氨酶缺陷所致的严重联合免疫缺陷病，它也是相对罕见的一种遗传性的嘌呤代谢疾病，由于缺乏腺苷脱氨酶，使得腺苷和脱氧腺苷两种形式在血液中累积，它可以影响到T细胞、B细胞的分化和功能，损害免疫系统、最终导致慢性免疫功能恶化。在极端情况下，如果没有进行治疗，可造成儿童患者的死亡。另外，腺苷脱氨酶缺陷是常染色体隐性遗传病，发病率没有前面几种那么高，大概在20万到100万分之一，并不常见，占所有严重联合免疫缺陷病的10%~15%。串联质谱相对来说是一种比较容易的检测手法，检测血斑中的腺苷或者是二脱氧腺苷的含量，以正常的切值进行比较即可。
