三代测序在新生儿基因筛查中的应用

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2026-08-07

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前言

新生儿疾病筛查是出生缺陷三级预防的最后一道关键防线。我国新生儿筛查率已超98.5%,但传统生化检测与二代测序(NGS)仍存在明显短板:复杂疾病检出不全、阳性召回周期长、2周内确诊率偏低、假阳性/假阴性难以避免。《出生缺陷防治能力提升计划(2023—2027年)》明确提出:遗传代谢病力争2周内诊断、2周内治疗,听力障碍3个月内诊断、6个月内干预,核心目标已从“广覆盖”转向快诊断、早干预。

第三代测序(长读长测序)凭借超长读长、无PCR偏好、精准解析结构变异/重复序列/真假基因、直接定相单倍型等核心优势,可实现筛诊一步到位,完美解决新生儿筛查的痛点。翌圣生物依托自主分子酶平台与超洁净生产工艺,推出适配Nanopore等平台的三代全长建库解决方案,为新生儿基因筛查提供稳定、高效、低背景的全流程试剂支撑,助力实现“筛—诊—治”一体化提速。

一、新生儿基因筛查:从传统筛查到基因组一级筛查的变革

1.1 传统筛查的瓶颈与痛点

1) 覆盖病种有限:以生化/免疫为主,仅能检出苯丙酮尿症、先天性甲状腺功能减低症等少数疾病,对CAH、地贫、SMA、FXS、耳聋等高发单基因病覆盖不足。

2) 流程多阶、周期漫长:筛查阳性→召回→复检→确诊,平均耗时数周,PKU出生2周内确诊仅6%,经典型CAH 30天内确诊仅44.4%,延误最佳干预窗口。

3) 复杂变异检出盲区:二代测序难以解析大片段缺失/重复、假基因干扰、串联重复动态突变、顺反式变异,易漏诊、误诊。

4) 假阳性高、家长焦虑:多重验证增加医疗负担与家庭心理压力。

1.2 基因组一级筛查成为国际新趋势

1) Baby Detect等大型队列研究证实:

 基于测序的基因组一级筛查接受率>90%,可一次性覆盖数百种可治严重儿科疾病。

 可检出传统筛查遗漏的G6PD缺乏症、血友病、糖原累积病、CPT2缺乏症等,阳性率达1.8%,显著提升早诊率。

2) 行业共识:生化+基因组测序双轮驱动,是未来新生儿筛查的标准模式。

二、三代测序(长读长):新生儿筛查的“筛诊一体”核心技术

2.1 三代测序核心技术优势

三代测序以SMRT(PacBio)与Nanopore为代表,具备四大临床价值:

1) 超长读长:单次读长可达kb~Mb级,跨越重复区、同源区、假基因区,一次到位解析全长基因。

2) 无PCR扩增、无GC偏好:适用于降解样本、低起始量样本,新生儿干血斑也能稳定建库。

3) 变异类型全覆盖:同时检出SNV、Indel、CNV、大片段缺失/重复、基因重排、动态突变、假基因干扰等所有致病变异。

4) 直接定相(Phasing):无需家系验证,直接区分顺式/反式突变,实现一次检测=确诊,真正筛诊一体。

2.2 三代测序 vs 二代测序:新生儿筛查场景关键对比

维度

二代测序(NGS)

三代测序(Long-read)

读长

短(100–300 bp)

长(kb~Mb)

结构变异 / 重复序列

难准确解析

精准解析

假基因干扰(如 CYP21A2)

易混淆、误判

精准区分真假基因

串联重复动态突变(FXS)

不准、易漏检

准确定量重复数

单倍型 / 顺反式

需家系验证

直接定相

筛诊周期

筛查→召回→验证,周期长

一次检测,筛诊一体

适用复杂疾病

有限

全覆盖(地贫、CAH、SMA、FXS、耳聋等)

2.3 三代测序在新生儿筛查中的核心价值

 快:大幅缩短TAT,助力实现2周内诊断、2周内治疗目标。

 准:降低假阳性/假阴性,减少不必要召回与焦虑。

 全:一次性覆盖点突变、缺失、重复、重排、动态突变,无检测盲区。

 省:减少复检、转诊、多平台验证,降低家庭与社会成本。

三、三代测序重点覆盖的新生儿高发遗传病

3.1 先天性肾上腺皮质增生症(CAH)

致病基因:CYP21A2,邻近假基因CYP21A1P高度同源,二代易混淆。

三代优势:精准区分真假基因,全面检出点突变、大片段缺失、基因转换,一次确诊,无需MLPA+Sanger组合验证。

3.2 地中海贫血(地贫)

变异复杂:α/β地贫、大片段缺失、三联体、四联体、融合基因并存。

三代优势:一次检测全覆盖,检出传统方法漏检的罕见变异,为重症地贫防控提供精准依据。

3.3 脊髓性肌萎缩症(SMA)

关键:SMN1/SMN2高度同源,需准确判读拷贝数、微小变异、2+0携带者风险。

三代优势:全长测序,精准区分同源基因,全面评估携带者与患儿风险,降低漏检。

3.4 脆性X综合征(FXS)

致病机制:FMR1基因CGG串联重复动态突变,重复数异常导致发病。

三代优势:准确定量重复数,识别AGG插入,精准评估前突变女性遗传风险。

3.5 其他高发可筛可治疾病

G6PD缺乏症、苯丙酮尿症(PKU)、非综合征性耳聋等,均存在复杂变异或假基因干扰,三代测序可显著提升检出率与确诊速度。

四、翌圣生物:三代测序新生儿筛查全流程解决方案

翌圣生物聚焦长读长建库核心试剂,以超低背景、高效连接、宽样本兼容、极速流程为特点,完美适配新生儿干血斑、微量样本等临床场景,助力筛诊一体落地。

4.1 核心产品矩阵(适配Nanopore三代平台)

1) Hieff® DNA Library Prep Kit for ONT(13301ES)

连接法全长建库,流程约2小时,操作极简;末端修复+加A一步完成,产物无需纯化直接接头连接,减少损失、提升成功率;兼容gDNA、扩增子、微量基因组,适配新生儿低起始量样本。

2) Hieff® Endprep&dATail Module for ONT(13302ES)

高效末修加A,投入量100 ng–1.5 μg,适配多种样本类型;优化酶与缓冲体系,连接效率高、测序长度表现优异。

3) 配套核心试剂

分选磁珠(12418ES):纯化效率>90%,背景低;

Qubit定量试剂(12642ES):高敏精准,质控稳定,保障建库成功率;

长片段高保真扩增酶(17228ES):适用于长片段目标区域富集,保真性强、偏好低。

4.2 翌圣方案核心优势

1) 超低背景菌残留:超洁净生产,避免新生儿样本干扰,结果更可靠。

2) 流程极简、耗时短:减少手工操作,适合临床高通量筛查。

3) 宽兼容、高稳定:适配干血斑、微量组织、体液等多种新生儿样本。

4) 数据表现优异:文库转化率高、读长长、质控稳定,与进口试剂对标不掉链。

5) 全流程配套:从提取、建库、纯化、定量到防污染,一站式配齐。

五、总结与展望

三代长读长测序以筛诊一体、全面精准、快速高效的独特优势,正在重构新生儿基因筛查新格局,是实现2周内诊断、2周内治疗的核心技术支撑。它可全面解决传统与二代测序在复杂变异、假基因、重复序列、定相上的盲区,让新生儿筛查从“多阶慢筛”迈向“一步快诊”。

翌圣生物将持续深耕三代建库核心试剂,以超低背景、高效稳定、全流程配套的解决方案,助力各级新生儿筛查中心与临床机构提升早诊率、干预率,降低漏诊误诊与医疗成本,为中国出生缺陷防控事业提供更精准、更普惠、更高效的分子工具支撑,共同守护亿万新生儿健康起点。

六、翌圣三代测序新生儿筛查核心产品货号表

分类

货号

产品名称

备注

ONT文库制备

13301ES

Hieff® DNA Library Prep Kit for ONT (ONT平台三代建库试剂盒)

三代全长文库构建试剂盒

三代全长RNA建库

12937ES

Hieff® LongSeq cDNA Library Prep Kit for CycloneSEQ

三代RNA逆转录成全长cDNA

13302ES

Hieff® DNA Endprep&dA-Tail Module for ONT 末端修复/A尾添加模块

 

13304ES

Hieff® Adapter Ligation Module for ONT

 

三代rRNA去除推荐

12266ES

Hieff NGS® MagSP rRNA Removal Kit (Mammal) with purification beads/磁珠法哺乳动物通用核糖体去除试剂盒

全长lncRNA建库前rRNA去除

12264ES

Hieff NGS® MagSP rRNA Removal Kit (Bacteria(G- and G+)) with purification beads/磁珠法细菌核糖体去除试剂盒

12262ES

Hieff NGS® MagSP rRNA Removal Kit (Plant) with purification beads / 磁珠法植物通用核糖体去除试剂盒

三代PCR产物(含全长扩增子)建库

13306ES

Hieff® LongSeq Amplicon End repair and Ligation Module

片段化酶法线性化质粒全长建库

13304ES

Hieff® Adapter Ligation Module for ONT

马达蛋白接头连接模块

13317ES

Hieff® Native Barcode Kit for ONT

ONT平台专用Barcode,连接法专用

试剂

12642ES

1×dsDNA HS Assay Kit

用于核酸提取后的定量、三代DNA文库制备过程文库浓度的测定

12643ES

dsDNA BR Assay Kit

12640ES

dsDNA HS Assay Kit

磁珠

12602ES

Hieff NGS® RNA Cleaner

RNA纯化磁珠

12418ES

Hieff NGS® DNA Selection Beads V2 分选磁珠(完美替代AMPure XPBeads)

三代建库纯化磁珠

耗材

83509ES

Qubit专用检测管

 

 

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