三代测序在新生儿基因筛查中的应用
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2026-08-07
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
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维度 |
二代测序(NGS) |
三代测序(Long-read) |
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读长 |
短(100–300 bp) |
长(kb~Mb) |
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结构变异 / 重复序列 |
难准确解析 |
精准解析 |
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假基因干扰(如 CYP21A2) |
易混淆、误判 |
精准区分真假基因 |
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串联重复动态突变(FXS) |
不准、易漏检 |
准确定量重复数 |
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单倍型 / 顺反式 |
需家系验证 |
直接定相 |
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筛诊周期 |
筛查→召回→验证,周期长 |
一次检测,筛诊一体 |
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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
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分类 |
货号 |
产品名称 |
备注 |
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ONT文库制备 |
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 |
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三代全长RNA建库 |
Hieff® LongSeq cDNA Library Prep Kit for CycloneSEQ |
三代RNA逆转录成全长cDNA |
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Hieff® DNA Endprep&dA-Tail Module for ONT 末端修复/A尾添加模块 |
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Hieff® Adapter Ligation Module for ONT |
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三代rRNA去除推荐 |
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 |
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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 |
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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 |
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三代PCR产物(含全长扩增子)建库 |
Hieff® LongSeq Amplicon End repair and Ligation Module |
片段化酶法线性化质粒全长建库 |
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Hieff® Adapter Ligation Module for ONT |
马达蛋白接头连接模块 |
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Hieff® Native Barcode Kit for ONT |
ONT平台专用Barcode,连接法专用 |
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试剂 |
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 |
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dsDNA BR Assay Kit |
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dsDNA HS Assay Kit |
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磁珠 |
Hieff NGS® RNA Cleaner |
RNA纯化磁珠 |
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Hieff NGS® DNA Selection Beads V2 分选磁珠(完美替代AMPure XPBeads) |
三代建库纯化磁珠 |
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耗材 |
Qubit专用检测管 |
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