台-萨氏综合症是一种影响幼儿的致命遗传性神经系统疾病。祖先可追溯到东欧地区的德系犹太人(Ashkenazi Jews)更有可能是该病的携带者--在美国,%4的德系犹太人为携带者,相比之下,总人口中这一比例为0.4%。
台-萨氏综合症是由15号染色体(chromosomes)上的缺陷基因引起的常染色体隐性遗传(autosomal recessive)疾病。之所以称为隐性遗传,因为你必须获得来自父母的各一个缺陷基因副本才会受影响。如果只得到一个,那么你会成为携带者,将不受疾病影响,但可能会把缺陷基因传给孩子。如果一对均为携带者的夫妇怀孕,则孩子不受影响和患病的几率均为25%,成为携带者的可能性为50%。
2002年,罗彻曼发现自己怀孕后,立即提出对自己和丈夫的基因检测请求,因为他们都是德系犹太人。在纽约市,人们对犹太人遗传病的认知度很高,女性可参与对影响德系犹太人的全部遗传疾病的筛查。但在北卡罗来纳州(North Carolina),她不得不越过重重难关才做了DNA测试。幸运的是,她的报告显示,他们没有问题。
十多年过去了,如今针对孕妇的检测方法日益增多。这类产品的第一阶段是携带者筛检--对导致100多种严重遗传性疾病的基因突变的检测。 康西尔 (Counsyl)是总部设在旧金山的携带者筛查公司,自2009年以来,该公司已筛查了60多万人。至少有四分之一的人是遗传性疾病的携带者,其中携带相同疾病的夫妇占2%,这使得他们面临生出患病孩子的风险。
人类基因组由23对染色体组成,每个亲本提供23个。 染色体 是仅由四种核苷酸(nucleotides)A、G、C、T构成的DNA分子,它们是腺嘌呤(adenine)、鸟嘌呤(guanine)、胞嘧啶(cytosine)、胸腺嘧啶(thymine)的化学基团(chemical groups)的简写。 基因 是DNA中由字母组成的特定序列,提供合成蛋白质的指令,蛋白质在人体内实现特定功能。基因突变可导致疾病,比如先天畸形或癌症。生殖细胞(如卵子或精子)中发生的突变可传给孩子,这些可遗传的突变称为 种系突变 (germline mutations)。环境接触或细胞分裂过程中的错误可能引发其他突变,称为 体细胞 或 后天突变 (somatic or acquired, mutations),不会遗传给后代。精子和卵细胞的形成过程中可能会出现 新生突变 (De novo mutations),其为自发产生,有可能传给下一代,从而开启新的遗传链。
携带者筛查集中于单基因突变(single-gene mutations)的检测。更常见的疾病(如2型糖尿病)与多种基因相关,并与生活方式的选择有关,我们目前尚无法筛查这些复杂的疾病。
1970年,年轻的迈克尔·卡巴克(Michael Kaback)参与了两名台-萨氏综合症患儿的治疗研究工作,他是 约翰霍普金斯大学 (Johns Hopkins)的儿科遗传专家。台-萨氏综合症由人体缺乏一种称为氨基己糖苷酶A(hexosaminidase A)(Hex-A)的蛋白质引起。若无该蛋白质,化学物质就会在神经细胞中不断积聚,从而彻底破坏神经系统。患儿在上幼儿园之前就会丧失行动能力,然后死亡。
当时还没有基因测序技术。但卡巴克意识到,可以通过测量血液中的Hex-A水平来发现携带者,借助羊膜腔穿刺术(amniocentesis)探查到受影响的胎儿--将穿刺针刺入子宫抽取羊水,从羊膜酸(amniotic acid)中提取DNA用于分析。如果夫妇知道自己是疾病携带者,则可以在知情的状况下决定是否要孩子。认识到这一点后,卡巴克在犹太社区建立了基于人群的台-萨氏综合症携带者筛查计划。他争取到犹太社区的支持,在犹太会堂和社区中心开展筛查工作。1971年,11000人接受了检测。类似的筛查计划在加拿大、墨西哥、澳大利亚、南非、南美、欧洲等地也建立了起来。
从1971年到2010年,筛查计划已鉴定出5万多名携带者,其中有1500对夫妇。这些在犹太社区实施的计划已经使美国和加拿大的台-萨氏综合症发病率降低了95%。
台-萨氏综合症符合重要筛查活动的标准--疾病严重、无法治疗、但检测成本低。其他遗传性疾病的病因不是那么明确,所以几乎没有实现相应携带者筛查的标准化。拉比·彼得·卡斯丹(Rabbi Peter Kasdan)决心改变这一状况,如果要结婚的双方拒绝接受基因检测,他就不为其主持婚礼。孕前检测可提供更广泛的选择,也可避免让人心痛的麻烦,等到怀孕后再做携带者筛查就太晚了。卡斯丹也培养医生将检测扩展到其他遗传性疾病,比如卡纳万病/脑白质海绵状变性综合症/卡-范-贝三氏病(Canavan disease),这些疾病对德系犹太人的影响也很严重。
DNA测序技术使基因筛查变得非常便宜。异族通婚和混血夫妻会扩大可传给后代的疾病种类范围,随着这些现象的日益增多,对所有人进行携带者筛查可能是个好主意。以索菲-希夫拉·戈尔德(Sophie-Shifra Gold)为例,她14个月大的儿子伊萨克(Isaac)患卡纳万病,这是严重影响德系犹太人的遗传性疾病之一。大多数卡纳万病患儿都需要坐轮椅,很少能活到20岁左右。戈尔德是一位犹太教堂领导者的女儿,孕前及孕期均未做过检测。伊萨克确诊后,他的家族成员都接受了检测,以找出携带者。在戈尔德这方,其母亲有四分之三的犹太人血统,而且是携带者,并将此状况传给了戈尔德。对于伊萨克的父亲那方,其祖母是半个犹太人,也是携带者,并传给了儿子。结果,伊萨克患上了卡纳万病。
显然,不需要属于某个特定的种族,你也很容易患上与该种族相关的疾病。不过 美国妇产科医师学会 (American College of Obstetricians and Gynecologists)(ACOG)还是建议孕妇接受筛查,看看她们是否 只是囊肿性纤维化 (cystic fibrosis)这一种疾病的携带者。根据女性的种族,她们可能需要做更多疾病的检测。
实施普遍筛查可能具有挑战性。首先,构成检测组(testing panels)的很多遗传性疾病具有多变的表型(phenotypes),表型指疾病如何影响人。例如,囊肿性纤维化会使粘稠的黏液阻塞肺部,其可能具有可变的表型。一些患有囊肿性纤维化的人可能频繁进出医院,因为他们更容易发病;而另一些则可能踢足球也没什么困难。其次,体内存在与疾病相关的突变基因并不总是意味着你会患上这种疾病。伴有 乳腺癌易感基因1号 (BRCA1)突变的女性肯定不会患上乳腺癌--其在70岁前不患病的几率为35%。第三,筛查的疾病越罕见,越难以估计结果为假阳性(false positive)或假阴性(false negative)的概率。
要想将孕前携带者筛查变为新的常规标准,则需要改变孕妇获得医疗保健的方式。在下一代中,这种转变将会到来,特定疾病携带者筛查技术将被更全面的DNA测序所取代。