文 旻 王晓川
复旦大学附属儿科医院(上海 201102)
·继续医学教育·
重症联合免疫缺陷病新生儿T淋巴细胞受体切割环筛查概况
文 旻 王晓川
复旦大学附属儿科医院(上海 201102)
重症联合免疫缺陷病(severe combined immunodeficiency, SCID)是一组细胞免疫缺陷、同时累及体液免疫的原发性免疫缺陷病(primary immunodeficiency, PID),根据有无B淋巴细胞,可将SCID分为T-B+及T-B-两大类[1]。随着近期对SCID研究的逐步深入,根据患者外周血T淋巴细胞的绝对计数、T淋巴细胞增殖分化功能及致病基因的类型,将SCID划分为3大类:经典的SCID、泄漏型SCID(leaky SCID)及变异型SCID,后两者统称为不典型SCID,其中泄漏型SCID包括Omenn综合征[2]。大部分SCID患者出生时无明显异常,但随着母传抗体的消耗,患者极易在婴儿早期(3~6月龄)发生严重的反复感染,包括迁延性腹泻,口腔念珠菌感染,严重中耳炎,间质性肺炎及条件致病微生物如肺孢子虫、巨细胞病毒等感染,绝大部分患者伴有生长发育迟缓[3]。若不及时纠正免疫缺陷,大部分患者在2岁以内因重症感染而死亡[4]。目前SCID的治疗手段主要是通过同种异体造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation, HSCT)、基因治疗(gene therapy, GT)或酶替代治疗(enzyme replacement therapy, ERT)进行免疫重建。Pai等[5]通过随访240例移植后的SCID患者,认为<3.5月龄的SCID患者移植的存活率显著高于>3.5月龄或继发感染的患儿,且移植后的存活率主要与患儿有无感染相关,与移植物的来源无明显关联。因此,对SCID患者进行早期诊断及早期治疗,可显著改善患儿的预后。
SCID符合Wilson等提出的新生儿疾病筛查(newborn screening, NBS)的所有标准[6]:体格检查缺乏特异性;婴儿早期可无临床症状;如不及时治疗,可造成严重后果;有治愈手段;通过早期筛查、明确诊断,在患者发生严重感染前及时进行免疫重建,可显著改善该类疾病的预后;有低成本的、可大范围实行的筛查手段。
T淋巴细胞受体切割环 (T-cell receptor excision circles,TREC)是αβTCR(T-cell receptor)生成过程中同时产生的无功能的DNA片段[7,8],约70%的αβTCR在生成过程中可同时生成TREC,这些DNA片段不随T细胞的分裂而复制,稳定存在于细胞内[9],因此TREC定量可以间接反应胸腺输出的初始T淋巴细胞的数量[10]。
2000年,Douek等[11]首次建立了用RT-PCR方法检测外周血单核细胞TREC含量的方法;2005年,Chan等[12]建立了使用新生儿筛查卡片(即干血斑)检测TREC的方法;2009年,Baker等[13]用RT-qPCR的方法检测直径3.2 mm的新生儿干血斑的TREC含量,完善了TREC筛查技术,通过检测5 766例NBS卡片,初步得出TREC的平均值及中位值,并建立了TRECs的正常范围。
随着以上DNA及TREC检测技术的逐步发展,大范围实施新生儿SCID出生筛查成为一种可能。Sean等[14]通过对SCID出生筛查进行成本效用分析证明,尽管SCID发病率较低,但SCID筛查可显著延长患者生命,节省医疗支出,进行SCID出生筛查是有成本效益的。Jennifer等[15]通过分析多种筛查SCID的方法,包括外周血血常规淋巴细胞绝对计数(ALC)、IL-7、SCID相关蛋白检测(如CD3,CD45等)、基因检测及TREC检测,证明相对于其他筛查方法,检测TREC进行SCID出生筛查,性价比高、具有可行性,且漏诊率极低,符合大范围筛查项目的标准。
目前国际上对TREC检测虽已形成相对统一的流程,但不同地区的筛查方法仍存在区别,包括受检干血斑的大小、是否同时检测参照基因、界值的划定等。大多数地区均使用3.2 mm的干血斑提取DNA,而英国使用1.5 mm的血片[16];马塞诸塞州及纽约州在检测TREC的同时检测核糖核酸酶P(RNAseP)的扩增情况作为参照序列[17];威斯康星州及加利福尼亚州等地仅在首次筛查TREC结果异常或结果不明确时,再次同时完善TREC及β-actin的检测,以此来减少筛查项目的整体花费[18]。威斯康星州的筛查界值为40 TREC/μL,在此界值下,所有的T细胞减少患者及SCID患者均未漏诊[18]。
Spek等[19]总结了美国各地区的13项筛查结果,一共统计了315万例新生儿,筛查出53例SCID患者,并对89例既往已明确诊断的SCID患者进行TREC检测,所有患者的结果均为阳性, 提示SCID在美国地区的发病率约为1.7:100 000 ,并得出TREC对SCID的筛查灵敏度为100%,复检率为0.20%~3.26%。该研究分析了其中5项筛查研究中TREC对SCID的筛查价值,显示其对SCID的阳性预测值为0.8%~11.2%,对T淋巴细胞减少(T cell lymphopenia, TCL)的阳性预测值为18.3%~81.0%[19],而所有SCID患者的TREC值均<25/μL,是否同时检测参照基因以及各地区界值范围的不同,并不影响SCID患者的检出[19]。
然而,并不是所有类型的SCID患者均能通过检测TREC进行早期识别[20],T细胞产生及成熟过程中、在TREC形成及形成之前相关基因突变所导致的SCID可通过TREC检测进行筛查;V-D-J重排相关基因突变的SCID,其TREC含量亦较低[15]。部分联合免疫缺陷病是由于TCR重排之后的相关基因突变导致,如:CD40L突变,FOXP3缺陷,IL-10Rα链缺陷,IL-2Rγ基因的p.R222C突变[21],ZAP70[22],MHC-Ⅱ类分子缺陷[20]等,以上类型的SCID筛查可出现假阴性。
TREC检测不仅可用于SCID筛查,还可筛查除SCID之外的T淋巴细胞减少症,包括多系统综合征,如DiGeorge、唐氏综合征、共济失调性毛细血管扩张综合征、18-三体综合征、CHARGE综合征等,及继发性TCL,如淋巴管扩张等,此外,先天性白血病患者的TREC值也是减少的[18,23,24]。
除了在筛查疾病方面有重要价值外,TREC检测还可评估HSCT患者移植后的胸腺输出功能及T细胞重建情况,部分学者认为它可作为HIV患者进行抗病毒治疗后免疫重建的评估指标[25]。
新生儿筛查是否能充分发挥其价值,主要取决于后期随访及治疗。Sahai等[26]研究表明,部分筛查阳性的患者,成年后逐渐失访,导致新生儿疾病筛查的结果不能得到充分利用,因此各个地区应根据本地的情况,为阳性患者建立完善的随访系统及流程。
对T细胞有缺陷的患者,应立即进行干预措施,包括床旁隔离、避免活疫苗接种[27,28],避免使用未经γ照射的血制品,同时予免疫球蛋白支持治疗,予抗生素预防肺孢子虫及其他感染等[29]。
并不是所有筛查结果阳性的患儿都需要进行移植治疗。首次筛查结果阳性的患儿应进行复检,排除假阳性结果后,进一步进行流式细胞术检测、精细分型及基因检测进行确诊,部分变异型SCID患者找不到明确的致病基因,需有经验的免疫专科医师进行诊断,同时考虑到相关的综合征,部分继发性TCL的患儿经过治疗,T细胞数量及功能均可改善,对T细胞持续偏低的患者,可能需要进行免疫重建[30]。
早产儿及极低出生体质量儿的TREC值存在较高的假阳性率,可能有以下几点原因:①目前没有明确的与胎龄及出生体质量相匹配的TREC正常值范围;②大部分早产儿和低出生体质量儿可能使用了不同类型的药物,影响胸腺的输出功能[31]。随着后续筛查项目的普及,应进行进一步深入研究,得出与胎龄匹配的TREC正常值范围及TREC变化规律,降低筛查成本[32]。
2007年,新生儿筛查及儿童免疫学组、儿童移植中心等专家在旧金山举行会议,探讨新生儿SCID筛查事宜,积极推行筛查项目[33]。自2008年起,继美国威斯康星州首次开展筛查项目以来,目前至少27个地区相继推行了该项目,除此之外,巴西、西班牙、以色列等国也进行了该项研究[35-37]。我国台湾地区于2010年5月至2011年12月也进行了SCID筛查的试点研究[38]。现将部分地区的筛查结果总结如下。
4.1 美国威斯康星州地区
2008年起,美国威斯康星州开始实施新生儿SCID筛查,截至2011年,总共对207 696例新生儿进行了筛查,发现72例新生儿结果异常,包括9例经复检最终归为结果阳性的足月儿及早产儿。其中,38例新生儿T细胞数量正常,33例T细胞数量异常,另外1例未接受检测[18]。该项研究的TREC特异度为99.98%,假阳性率为0.018%,对TCL的阳性预测值为45.83%[18]。33例TCL的新生儿中,58%(n=19)存在继发性TCL,如淋巴管发育异常、染色体畸形、多发先天畸形或代谢异常等;另外14例新生儿存在原发性TCL,包括5例暂时性TCL,4例DiGeorge综合征及5例SCID患儿[18]。5例SCID患儿中包括1例Rac2突变、1例腺苷脱氨酶(ADA)缺陷、1例IL-7信号通路缺陷,另外2例未发现致病基因[18]。
4.2 美国马萨诸塞州地区
自2009年2月起,美国马萨诸塞州进行了为期1年的新生儿SCID筛查项目[39]。共筛查了来自68 811例婴儿的77 491例标本,其中272例婴儿的首次筛查结果阳性,对其中二次检测仍阳性的51例婴儿进行了SCID诊断评估[39]。通过流式细胞术检测,51例婴儿中有19例婴儿确诊为TCL,其中,4例诊断为DiGeorge综合征,1例Jacobsen综合征,1例存在先天畸形,2例因心脏病手术切除胸腺,9例为特发性TCL,1例有待完善进一步检查,1例死于心血管并发症[39]。本次筛查项目中,未筛检出SCID患者,该项目结束后,该地区又继续筛检了100 597例新生儿,并筛查出1例SCID患者,为Jak3突变[40]。
4.3 美国纽约州地区
美国2010年9月29日至2012年9月28日为期2年的筛查,共筛查485 912例婴儿,筛查出97例TCL患儿,其中10例确诊为SCID,包括9例经典SCID及1例泄漏型SCID[41]。明确了7例SCID患儿的致病基因,包括2例ADA缺陷,4例IL2RG缺陷(其中1例为泄漏型IL2RG-SCID),1例IL7Rα缺陷[41]。另外3例SCID患儿的免疫表型为T-B+NK+,未发现致病基因,其中1例患者为3p13~p14.2片段缺失,该缺失片段既往未报道与SCID相关[41]。7例患儿进行了HSCT治疗,2例ADA缺陷患儿均予酶替代治疗,另外1例片段缺失患者在进行治疗前死亡[41]。其余87例TCL患者中,30例诊断为特发性TCL(其中11例逐渐恢复正常);27例存在T细胞发育相关缺陷,包括18-例DiGeorge综合征,4例唐氏综合征及18三体综合征、17q12重复综合征、CHARGE综合征、6p染色体缺失综合征等[41];17例患儿由于先天性畸形、代谢异常、先天性心脏病胸腺切除术后、胃肠畸形(如腹裂、脐疝、胎儿水肿等)等原因导致继发性TCL[41];另外13例婴儿合并其他不明原因的检验异常,如:粒细胞减少、B细胞减少、低丙种球蛋白血症及CD8+T细胞减少等[41]。
4.4 美国加利福尼亚地区
美国加利福尼亚州于2010年8月起开始实施新生儿TREC筛查。两年间,该地区共筛查993 724例婴儿,161例婴儿进行了流式细胞术检测,50例患儿存在TCL(1/19 900; 0.005%)[23]。其中15例患者进行了HSCT、胸腺移植或基因治疗,包括11例经典的SCID患者,3例泄漏型SCID或Omenn综合征,1例完全性DiGeorge综合征[23]。经典SCID患者中,4例婴儿为IL2RG突变,3例为IL7R基因突变,2例为RAG1突变,1例Jak3突变,其余患者均为T-B+NK+表型,未发现致病基因[23]。3例泄漏型SCID中,2例为RAG1突变,1例为RMPP突变。其余TCL患儿中,6例为变异型SCID或联合免疫缺陷,12例为T细胞发育相关基因缺陷综合征,9例为继发性TCL,8例为早产儿[23]。
4.5 美国11个地区的SCID筛查总结
Kwan等总结了美国11个SCID筛查项目组为期6年的筛查结果,除外上文中提到的地区,还包括科罗拉多州、康乃狄克州、特拉华州、密歇根等地。总共筛查了3 030 083例新生儿,筛查出52例SCID患者,包括42例经典SCID,9例泄漏型SCID及1例Omenn综合征,本项研究得出美国地区的SCID发病率约为1∶58 000[42],最常见的基因突变类型为IL2RG(19%)、RAG1(15%)、IL7R(12%)及ADA(11%)[42]。52例SCID患者中,死亡7例,其中3例在移植前死亡,余4例患者在HSCT治疗后,2例因白消安不良反应、1例因CMV感染、另外1例因严重呼吸道感染而死亡。其余45例患者中,40例进行了HSCT,4例为基因治疗,2例进行了酶替代治疗[42]。
通过对美国各地区新生儿筛查成果进行总结,可得出以下结论:①所有地区均筛查出了经典SCID及泄漏型SCID患者;②所有的SCID患者的TREC结果均为阳性,无漏诊;③绝大多数SCID患者通过及时的免疫重建,有较高的存活率,新生儿筛查项目可明显改善SCID患者的预后。
4.6 英国地区
英国地区对5 000例新生儿干血斑样本进行检测,包括早产儿及来自NICU的新生儿,并用相同的方法检测了18例既往已确诊为SCID的患者的TREC含量[16],该18例SCID患者的检测结果均为阳性。该研究通过分析5个不同界值下(20、25、30、35及40 TREC copies/μL),TREC检测对SCID阳性预测值的变化(波动在0.04%至1.00%)表明, TREC正常界值的划定可影响实验的阳性预测值。因此在进行大规模新生儿筛查时,合适的界值划定很重要[16]。此研究中早产儿及NICU的新生儿的假阳性率并不高[16]。
4.7 中国台湾地区
2010年5月至2011年底,中国台湾地区率先进行了SCID试点筛查项目,筛查了该时间段内,台湾地区35%~37%的新生儿,共106 391例[38]。共筛检出5例阳性患者,其中2例诊断为SCID(IL2RG,RAG1),2例为基因不明的变异型SCID,1例为乳糜胸[38]。IL2RG及RAG1基因突变的患者分别于2.8月龄及5.3月龄进行了造血干细胞移植,另外2例变异型SCID患者,其中1例于15月龄时仍持续存在TCL,另1例于13月龄时T细胞数量明显升高[38]。432例新生儿的首次TREC检测结果不明确,重复检测后,19例新生儿检测结果仍异常,并且均进行了进一步的诊断评估。该19例阳性新生儿中,6例患儿T细胞数量正常,5例患儿为DiGeorge综合征,8例为继发性TCL,如心脏手术切除胸腺、先天性CMV感染、极低出生体质量儿等[38]。此研究将大约200 000例未接受TREC筛查的新生儿作为对照组,2例未筛查的新生儿分别于3月龄及4月龄时死亡,其中1例为IL2RG突变,另外1例未发现致病基因[38]。此次研究项目同时得出了台湾地区SCID的发病率,约为1:53 196[38]
近年来新生儿SCID出生筛查取得了显著的成果,但该项目仍存在各个方面的诸多挑战,如诊断标准及阳性患者的治疗随访等。部分TREC阳性患者的T细胞数量未达到SCID诊断标准,波动在200~1 500个/ μL,需要免疫科专业医师明确判断患者T细胞减少的原因,是否为暂时性或继发性的,并及时制定下一步的随访及治疗方案。威斯康星州对T细胞绝对计数波动在200~1 500个/μL,且T细胞增殖功能正常、未发现基因突变的患者予定期随访及观察,同时根据免疫功能评估情况,必要时予以免疫球蛋白支持、抗生素预防感染治疗[18]。
SCID是一类威胁生命的原发性免疫缺陷病,通过新生儿疾病筛查,可早期识别大部分SCID患儿,以期在患者3.5月龄前及时进行免疫重建。TREC检测具有较高的灵敏度及特异度,有理由相信,在未来的5年里,新生儿SCID筛查会越来越普及。同时,需要学者们结合TREC检测,更好地理解SCID的致病机制,发现新的突变类型,扩展SCID致病基因谱,以期提高我国SCID患儿的确诊率及治愈率,改善患者预后。
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(本文编辑:邹 强)
10.3969/j.issn.1000-3606.2017.01.019
2016-07-17)