解码生命 守护健康

谁的基因决定了孩子的相貌与健康?

2017-05-17 17:00:35丰信科技


 

相信我们经常会议论,那个宝宝更像妈妈,那个宝宝更像爸爸,当然有时也会说,这孩子怎么谁都不像啊?你家的宝宝呢?你希望宝宝长成什么样?眼睛像你,鼻子像他?身材像你,身高像他?


 

2007年的一个有趣的调查发现,从第三方视角,男孩子出生的时候更像妈妈,之后逐步像爸爸,在三岁的时候特别像爸爸,最后又转回来,差不多一半对一半。而女孩子一直都比较像妈妈,虽然随着年龄的增长她和双方家长的相似度都在上升。



不过,不论第三方怎么看,如果你去问妈妈,对于男孩子,出生的时候妈妈几乎都会说孩子像爸爸,然后随着年龄增长,逐步变为更像自己;而对于女孩,母亲的主观观点是,出生的时候一半对一半,随着年龄的增长,逐渐像爸爸。


本质上来说,这是母亲和父亲在对于隔壁老王的问题上的一个博弈,这个博弈在长期的自然选择下的一个稳定。不管是否是隔壁老王的孩子,他都是母亲的孩子,都会被母亲保护;如果是男孩,这对于父亲来讲,在以前那个资源局限的时代,是生存竞争的对手,而女孩则是生存资源。


 

关于长相,我们最后再来看看像爸爸还是像妈妈这个有趣的问题。


抛开环境因素,绝大多数的长相相关的遗传因子都是所谓的数量遗传性状,也就是大量的基因共同来精细控制。我们前面已经解释过了为什么。目前已经发现的长相相关的基因,解释了遗传度不到10%。所以我们还不能通过基因比较准确地推测一个人的长相。不过,已知的这些跟长相相关的基因的统计表明,大约有2-5%来自于X染色体。我们知道,常染色体我们从父母双方各得一套,而性染色体,男孩有一个短短的Y染色体,而X染色体全部来自母亲;女孩的X染色体由父母各自贡献一套。单纯地从信息传递的角度,妈妈对于儿子的贡献应该略大。所以大头儿子的爸爸不一定不是亲生的。



长相是有遗传度的。目前有充分证据表明:我们已经研究过的所有可以定义长相的性状都显著地受到遗传的影响。但是,没有任何一个性状的遗传度达到100%!尽管受遗传影响显著,但是其影响因子非常非常分散,也就是说它是有非常多的单个极小因子的造成的影响


网上流行很多说法,比如说女孩的长相由父亲决定,男孩的长相由母亲决定。大量调研表明,母亲的相似度得分与孩子的相关性,确实也要比父亲得分与孩子相关性更高。但是有部分人认为这更多是因为母亲在养育孩子上通常花更多的时间,形成的气质相关性。



那么父亲对遗传的贡献真的要比母亲少一点吗?也不是。最新的研究表明,虽然在性染色体上父亲“吃了一点亏”,但在常染色体上,同样一个基因位点,来自于父亲的等位基因表达略微高于母亲



(Analyses of allele-specific gene expression in highly divergent mouse crosses identifies pervasive allelic imbalance doi:10.1038/ng.3222)


也就是说,父亲传递的信息少一点,信息表达却多一点,综合起来,看来还是平衡的。



 

孩子与父母总有许多相似之处,如身材高矮、体型胖瘦、肤色深浅等这些都与遗传有关。同时,还有许多疾病的发生也与遗传有密切的关联。癌症、遗传性肿瘤、高血脂和高血压、过敏和哮喘、糖尿病、鼻炎、肥胖、近视、龋齿等疾病最容易遗传。


除常见病外,约有80%的罕见病也是是由遗传缺陷引起,这部分疾病可以称为罕见遗传病,在成人患病率低于五十万分之一。由于发病率极低,罕见病常被人们忽视。


 


 

没有家族史不代表不会患病


 

“很多人以为,我的家人都很健康,没有家族遗传病史,罕见病跟我没什么关系。其实,这是一个误解。只要有生命的传承,就有发生罕见病的可能。”遗传与变异是生物界存在的普遍现象,家族中的某个个体也会罹患罕见遗传病,这是因为他的遗传物质发生了致病性变异,或者是从亲代中遗传了致病性变异。


目前,三类最常见的遗传病分别为常染色体显性遗传病、常染色体隐性遗传病和X连锁隐性遗传病


常染色体显性遗传病,只要父亲或母亲患病,孩子就有50%的可能患病。对于这样的家庭,如果是自然生育而不做任何干预的话,就有可能使疾病代代相传。


常染色体隐性遗传,父亲和母亲的身体是健康的,即便通过体检也查不出任何问题,但是却生了一个遗传病的孩子。这是因为孩子分别从父亲和母亲那里遗传了一个致病突变。如果只携带一个致病突变,通常不会发病,没有症状。如果同时携带两个致病性突变,就会发病。科学研究显示,平均每个人都携带了3~4个隐性遗传的致病突变。“看似健康”的夫妻双方,却“非常巧合地”携带了相同基因的致病突变,就有1/4可能生育患有遗传病的孩子。隐性遗传病具有遗传性和终身性等特点,大部分患者病状严重且难以治愈。这不但严重影响儿童的生命和生活质量,而且给家庭带来沉重的精神和经济负担。



 

基因突变,即使父母健康孩子也患病


 

没有家族遗传病史,不代表不会生患遗传病的孩子。除了常染色体隐性遗传和X连锁隐性遗传病可能会导致孩子患遗传病外,孩子新发的致病突变,也可能导致孩子患病。


“比如唐氏综合征,大多数唐氏综合征患者的父母是健康的,染色体也是正常的。”他说,目前比较明确的影响因素是孕妇的年龄。“这也是唐氏综合征成为怀孕期间重点筛查疾病的原因。”


“再比如,一种相对比较常见的罕见遗传病——进行性假肥大性肌营养不良(DMD),大约有1/3是新发突变导致的。”他说,也就是说,这部分患者的父母是健康的,是孩子自身发生了致病性基因突变。



 

罕见病患者的困境:发现和治疗困难


 

罕见病其实并不罕见。人们最早提出罕见病这个概念,是因为单一一种疾病的患者比较少,发病率比较低。但是,罕见病种类多,目前已知的罕见病已超过7000种。如果将所有罕见病患者数量加起来,就是一个非常可观的数字了。根据预估,中国的罕见病患者已达2000万人。据统计,罕见病在人群中的综合发病率超过1%。


“许多罕见病发病于生命早期阶段。”美国国立卫生研究院估计,50%的罕见病患者为儿童。30%的罕见病患者会在5岁之前去世。另一方面,罕见病的诊断过程很漫长,平均需要5~8年时间才能确诊。


“因此,罕见病患者家长往往要带着患儿四处奔波、求医问药。有可能经历各种检查、花费数年时间,都无法确定孩子到底患的是什么疾病。如果不能确诊,难以进行有效治疗。”更残酷的是,目前,具有有效治疗方法或药物的罕见病种类不足5%。“这就意味着,很多罕见病患者即便确诊了,也可能没有有效的治疗方法。”更让患儿家长无奈的是,有的罕见病,即使有药物治疗,中国的患者也可能无法获得,而且很多罕见病的治疗药物都没有纳入医保。”



 

预防:孕前筛查、产前筛查、产前诊断、新生儿筛查缺一不可

 


“面对罕见病患者的困境,更好的办法是预防罕见病患儿的出生。” 大多数罕见病是可以进行有效预防的。要尽可能降低罕见病遗传病的发病率,主要策略就是三级预防,一是婚前、孕前筛查;二是产前筛查和产前诊断;三是新生儿筛查。


比如,地中海贫血(简称地贫)。据不完全统计,广东平均每9个人就有1个携带了地贫致病基因。因此,新婚夫妇和计划怀孕夫妇都有必要做地贫基因筛查。对于孕前未接受地贫筛查的夫妇,务必在产前进行地贫初筛。携带相同类型地贫基因的夫妇,在生育时需进行产前地贫基因诊断。


再比如,苯丙酮尿症,患儿出生时表型完全正常,只有生化指标有异常。但是如果没有进行新生儿筛查得到及时诊断,患儿在几个月后就将出现不可逆的脑损伤终身残疾。



产前筛查主要是通过简便、经济和较少创伤的检测方法,从孕妇群体中发现某些怀疑有先天畸形和遗传性疾病胎儿的高危孕妇,以便进一步明确诊断。以前临床上最为广泛应用的包括血清学筛查和超声筛查,而无创产前基因检测则是近年来刚兴起的一种产前筛查方法。在美国,大规模的隐性遗传病筛查已经相当普及。例如美国Natera公司,每个月有约1万名普通人群进行该项检查。


产前诊断又称出生前诊断或宫内诊断,是指在胎儿出生前应用各种方法,检测胎儿的健康状况,对患病的胎儿做出诊断,而后通过选择性流产或宫内治疗,降低先天缺陷儿的出生率。


新生儿筛查是指在新生儿群体中通过筛查,对患病的新生儿在临床症状尚未表现之前或表现轻微时得以早期诊断、早期治疗,防止机体组织器官发生不可逆的损伤,避免患儿发生智力低下、严重的疾病或死亡。例如苯丙酮尿症,如果得到及时诊断并给予特殊食物,则患儿可以与正常儿童一样成长,将来工作结婚生子。因而临床意义是非常显著的。



中国是人口大国,出生缺陷发生率约5.6%,每年新增出生缺陷人数约90万例。“对中国来说,单基因性疾病的携带者筛查是一件非常重要的事情”上海市第一妇婴保健院院长段涛教授说道,“携带者筛查在国外很多地方已经成为了一个常规推荐的检查项目,而在中国才刚刚开始,我们希望这新的开始能够引起大家足够的重视”。目前美国绝大部分州都进行32种或以上的遗传病的新生儿筛查。 我国国家规定的新生儿筛查项目还只有五种:苯丙酮尿症、甲状腺功能低下、耳聋、先心病、肾上腺皮质增生。2011年杭州市进行了10万名新生儿的27项新生儿筛查,发现苯丙酮尿症7例,其他代谢病18例,如果只做几种,绝大部分的代谢病可能都被漏诊了。


研究带来无限可能


每年2月的最后一天是国际罕见病日,而今年国际罕见病日的主题是研究。


由于发病率极低,一般综合医院的医生通常不容易认识、诊断出遗传性罕见病。而今研究能够使得医生给予患者正确的诊断,向患者提供疾病信息。海云生物利用积累的遗传病领域的大数据,开发出针对中国人的遗传病基因筛查产品,对于每个有生育健康后代的普通人群都有明确临床意义。



 

市场急需适合中国人群的隐性遗传病携带者筛查


 

对于普通人群的隐性遗传病筛查2010年左右由美国加州Counsyl公司首先开始。其思路是,对表型健康的育龄男女进行很多种常见隐性遗传病的基因检测,一旦发现隐性遗传病突变携带者,则主动对携带者进行临床干预,预防患儿出生,或者患儿出生后及早开始治疗,减少疾病临床症状。最开始该公司采用基因芯片技术,检测已知的一些突变热点。此后随着下一代测序技术发展,开始采用高通量测序技术,除检测已知突变热点,对这些疾病基因进行全程测序。


隐性遗传病游非常大的人种异质性,如果对中国人的遗传状况不够了解,很难制定出适合中国人的筛查项目。例如,中国两广的地中海贫血严重突变携带者占人群10%,而美国白人携带这类突变比例在1%以下。又如美国人常见的隐性遗传病囊性纤维化,人群携带率1/29,而中国人几乎没有任何报道。采用二代基因测序技术可以一次以比较低的成本检测近百个基因全长,因而加起来的人群携带率是相当可观的。



由于市场潜力巨大,尽管基因检测市场上关注此领域开展项目的公司有趋之若鹜之势,但是不能照搬根据美国白人遗传状况制定的筛查项目,这样可能漏掉很多携带者,造成较大医疗风险。就目前来说,实际上国内对人群的遗传病携带信息还相当有限,需要基因检测公司进行收集整理,较好掌握了中国人遗传病携带流行病学资料,才能真正做出有质量的临床级的遗传病基因筛查项目。此外,检测价格也期望随着二代测序的成本逐步走低,也能让普通的老百姓消费的起。可以说,中国人隐性遗传病筛查是一个有巨大市场潜力,但也是一个具有极大挑战的商业项目。