浅谈SMA分子诊断市场

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SMA疾病简介

SMA——携带率超2%，发病率超1/10000的遗传病
脊髓性肌萎缩症（SMA），是一种严重致死致残的单基因遗传病，主要由于脊髓前角的运动神经元退化和丢失，导至肌无力和肌萎缩，重症患儿无法正常坐立和行走，甚至呼吸衰竭而死亡，是导至2岁内婴幼儿死亡的首位遗传病。



SMA属于常染色体隐性遗传病，携带者通常无症状，一般人群中平均40-50人就有1人是携带者，发病率约1/6000-10000；目前中国SMA携带者预计超过3000万人。若夫妇双方都是SMA携带者，则每次怀孕都有25%的风险生育SMA患儿。



SMA发病机制——SMN1基因变异
SMA是由于运动神经元存活基因1 (SMN1) 变异导至SMN蛋白功能缺陷引起的神经肌肉病，SMN1编码全长且具有完整功能的SMN蛋白，维持运动神经元的存活，从而确保运动神经元的信息传导和控制。当两条染色体上的SMN1均发生变异导至无法转录翻译产生足够的具有完整功能的SMN蛋白时，脊髓前角运动神经元发生退化和凋亡，导至肌无力和肌萎缩，成为SMA患者。



现有研究表明：

• SMA患者中约95%是SMN1基因外显子7纯合缺失所致，SMA携带者中约95%为SMN1基因外显子7杂合缺失所致，所以目前SMA携带者基因检测主要针对SMN1基因外显子7的拷贝数检测。
  
• SMN2基因：与SMN1高度同源，仅有几个碱基差异，是SMA的修饰基因，不影响致病，但可影响发病时间和疾病进展。SMN2拷贝数检测通常用于SMA患者确诊后的治疗方案和预后评估。
  

SMA的治疗现状

现状1：药物和疗效有限
药物稀少：目前，国内已获批的SMA的治疗药物仅有诺西那生钠（注射）和利司扑兰（口服），均已纳入医保。虽然很多家庭有药可用，但以我国3-5万现有SMA患者的体量而言，药物依旧稀缺，诺西那生钠患者每年需注射3次，利司扑兰口服每日1次，药物需求量很大。

无法治愈，需终生治疗：目前2种药物只能帮助延缓SMA疾病进展、改善运动功能，提高生存率，无法彻底治愈SMA患儿，且SMA患儿的治疗方案需要终生用药，并需要专人长期照护和做康复训练，为家庭带来持续的精神负担。

现状2：药物昂贵，带来沉重的经济负担
SMA患儿的治疗方案需要终生用药，即便药物纳入医保，每年也需承担数万元自费部分和其他支持性治疗费用，还有长期照护和康复训练相关支出。虽然有新型基因治疗药物已在国内进入临床试验阶段，有望治愈SMA患儿，但1400万左右的高昂治疗费用让大部分患儿家庭无法企及。面临如此昂贵的代价，我们更需要关注SMA的预防——对于SMA这样的严重遗传病来说，预防是最经济、最有效的策略。



SMA的预防方案——三级预防策略

随着基因检测技术的进步，我们对单基因遗传病的认知持续提升，类似SMA这样的严重遗传病导至的出生缺陷目前主要采取有效的三级预防策略：
1) 一级预防：婚前/孕前人群开展SMA基因检测，实现优生优育；
2) 二级预防：妊娠夫妇在孕早期进行SMA基因检测，发现高风险夫妇并提供遗传咨询，通过产前诊断预防SMA患儿出生；
3) 三级预防：新生儿SMA基因检测，早发现、早诊断、早干预，延缓疾病进展，改善运动功能，提高生存率。



国内外指南与专家建议
随着对SMA疾病的了解和深入，国际和国内临床均对SMA的防治进行了大量的实践，并取得成功的经验。目前，国内外临床指南/专家共识均建议对育龄人群和新生儿进行SMA基因检测，围绕三级预防策略，减少SMA患儿出生、尽早治疗干预SMA患儿、为患儿家庭提供再生育指导，以实现优生优育、早诊早治。



SMA基因检测市场
SMA致病基因检测是预防的核心环节，通过基因检测，才能明确夫妇双方基因携带情况，结合常染色体隐性遗传病遗传定律，开展遗传咨询和产前诊断，有效阻断基因缺陷的垂直遗传，预防SMA患儿的孕育，减少出生缺陷，对促进国家优生优育和社会人口健康发展有重要意义。

常见的SMA基因检测技术

多重连接探针扩增（MLPA）
多重连接探针扩增技术（MLPA）主要通过探针和靶序列DNA进行杂交、连接、PCR扩增、毛细管电泳分离及数据收集等过程后进行分析，可直接检测SMN1拷贝数，明确区分SMA患者、携带者及正常人；还可同时检测患者的SMN2拷贝数，是目前国内外SMA管理共识推荐使用诊断SMA的金标准。

但同时MLPA也存在着实验操作流程复杂、耗费时间长、结果判读复杂，商品化试剂价格高昂且未曾获得NMPA审批的局限，因此尚不适用于大规模人群检测，目前主要应用于SMA的疾病诊断与检测后的阳性验证。

实时定量荧光PCR（qPCR）
qPCR法是目前应用比较成熟的技术，采用多重实时荧光定量PCR结合多色Taqman荧光探针技术，通过比较Ct法进行SMN1基因拷贝数的分析。qPCR法不仅可以区分正常人、患者和携带者，还具有成本低廉、操作简单快速、结果判读直观等优势，可直接适配目前实验室常用的qPCR平台，更适合作为大规模人群中开展SMA基因检测的技术。qPCR的局限性为无法同时检测SMN2基因拷贝数，需要单独设计产品。

PCR-熔解曲线法
熔解曲线法是基于双链DNA熔点（Tm）的差异而形成不同形态熔解曲线的基因分析技术，通过软件对熔解峰进行归一化处理，从而实现基因不同拷贝数的区分。PCR-熔解曲线法与qPCR法在应用上类似，也是适合作为人群中开展SMA基因检测的技术，同样也无法同时检测SMN2基因拷贝数，且对仪器要求较高，需要具有熔解曲线分析功能的特定qPCR 仪。

高通量测序（NGS）

高通量测序技术是通过统计SMN1和SMN2 的总拷贝数，再根据c.840 C>T分析SMN1 reads与SMN2 reads比例，最后得出每个人分别携带几拷贝的SMN1和SMN2。但由于SMN1和SMN2高度同源，且NGS测序读长短，常规比对方法很难区别SMN1和SMN2，即便有强大的生信分析，依然需要使用其他技术方法来验证结果。所以目前在我国，NGS尚未成为SMA的常规检测方法，目前主要用于SMA鉴别诊断。



此外质谱法、Sanger测序，数字PCR、三代测序等技术也都有在SMA检测中有应用，但目前市场应用较少。不同技术方法各有特点，相互结合即可准确检测SMN1拷贝数变异和碱基突变。

SMA基因检测市场

SMA 基因检测目前在我国主要用于婚前/孕前人群、孕早期夫妇、新生儿的检测及疑似SMA患者的疾病确诊，但目前的主要市场是婚前/孕前/产前人群的检测市场，新生儿检测市场正在蓄势待发。



婚前/孕前/产前人群检测
目前婚前/孕前/产前人群检测基本在全国各省已经陆续开展，且陆续发布了多个权威指南共识，是SMA基因检测的主要临床应用方向。但目前SMA基因检测渗透率和接受度还有很大提升空间，南方部分省市由于有地贫等遗传病筛查的基础，在部分经济条件较好的地区，接受度一般在30-40%左右，而内陆省份接受度目前在20~30%，相较发达国家还有很大差距（欧美国家孕前/产前筛查接受度90%以上）。国内政策将进一步向鼓励生育和优生优育倾斜，更多的区域或将婚前/孕前/产前人群的SMA基因检测列入民生项目实施。随着临床医生和社会群众对SMA疾病的认知不断提升，接受度将持续上升，婚前/孕前/产前人群检测率必会逐步提升。



新生儿检测
临床研究表明SMA新生儿于症状前诊断并给予疾病修正治疗，其效果优于症状后治疗。通过SMA新生儿基因检测，可尽早发现症状前SMA儿童，予以相应的治疗，改善预后。早期国内治疗药物的空白再加上疾病相关的宣传教育滞后，以至于SMA新生儿检测较美国等发达国家落后。截至2023年美国SMA新生儿基因检测覆盖率超过99%。欧洲多个国家（比利时、德国等）也在筹划国家新生儿检测计划。国内则台湾最早开展，发表过36万例的大样本研究。



国内随着 SMA 疾病治疗可及性大大提升，新生儿检测市场将得到加速发展，SMA有望从“难治可防”发展为“可治可防”。2023年中国研究型医院学会神经科学专业委员会最新发布了《脊髓性肌萎缩症新生儿筛查专家共识》，为后续SMA的新生儿基因检测工作在国内广泛开展与推广提供规范指导。目前SMA新生儿检测工作刚刚起步，陆续有多中心研究在开展，随着工作的持续推进，预计将是未来SMA基因检测市场的主要方向之一，潜力极大。



以一家公立医院开展SMA基因检测项目为例：
1家每年分娩10000名新生儿的公立医院，按照40%产前携带者检测和新生儿检测接受率计算，每年检测量约8100例左右。且检测量可能随着疾病科普、政策补助、婚育人群和新生儿检测接受率的提升而继续增长。



各省收费参考（350~500元）



2023年我国出生人口预计为850~900万，据此按平均每年有900万例孕妇建档孕检（婚育人群检测渗透率及接受率设为30%～50%估算），900万例新生儿出生（新生儿检测检测渗透率及接受率设为20～40%估算），SMA基因检测收费350～500元/例测算：

• 婚育人群检测市场：900万例×(30～50%)×350元/例=9.45～15.75亿元
  
• 新生儿检测市场：900万例×(20～40%)×350元/例=6.30～12.60亿元
  

当前，我国SMA分子诊断市场受到生育政策引导、民生项目支持力度、人群受教育程度、经济发展程度等多种因素影响。随着优生优育理念的持续普及，整体预测当前婚育人群+新生儿检测市场检测量为400-800万例，市场容量在15~30亿元！

SMA基因检测产品

目前，从NMPA官网可以看到，SMA基因检测试剂盒目前已有4个产品获批：



五*公司
五*公司的SMA检测试剂盒是国内最早获批，用于体外检测人抗凝全血中SMN1外显子7和8的纯合缺失。试剂盒采用MGB探针实时多重荧光定量PCR的方法，使用人RPP40基因作为内标基因，分别对SMN1基因第7外显子和第8外显子进行拷贝数检测。

天*公司
天*公司SMN1检测试剂盒于2021年获批，用于体外检测人抗凝全血中SMN1外显子7和8的拷贝数。试剂盒采用PCR-熔解曲线法来判断SMN1基因的拷贝数，可明确检测患者、携带者、正常人的三种不同基因型。

会*公司
会*公司SMN1检测试剂盒于2022年获批，用于体外检测人抗凝全血中SMN1外显子7的拷贝数。试剂盒采用多重PCR结合荧光探针技术，通过比较Ct法进行基因拷贝数的分析，可明确检测患者、携带者、正常人的三种不同基因型。

亚*公司
亚*公司SMN1检测试剂盒于2022年获批，用于体外检测人抗凝全血中SMN1外显子7的拷贝数。试剂盒采用多重PCR结合多色Taqman荧光探针技术，通过比较Ct法进行基因拷贝数的分析，可明确检测患者、携带者、正常人的三种不同基因型。



目前获批的4个产品中，五*公司、会*公司和亚*公司为qPCR法，天*公司为熔解曲线法，两种方法都能实现SMA的致病基因 — SMN1基因外显子7的拷贝数进行检测，可以区分正常人、患者和携带者，且结果可自动判读与分析。由于新冠疫情之后，实验室的常规qPCR仪数量溢出，很多仪器没有充分利用，qPCR法对于目前实验室常用的qPCR平台更容易适配，操作也较为简单，且操作人员对于实验流程较为熟悉；

另外从临床应用来看，几个厂家的产品都能满足临床检测需求，那么在选择合作厂家时，除了产品本身外，也应该考虑厂家的综合实力，尤其是在医疗行业较为动荡的时期，确保合作后可以获得稳定的支持与服务，可从下面几点来综合评估：
① 企业规模：在目前的时代背景下，有足够实力的企业意味着可提供稳定的技术支持与售后服务，后续这将是客户的重要需求；
② 行业深耕：由于遗传病领域学术性较强，如果企业有长期深耕遗传病领域，那么在专业性、学术性和技术支持上则更有优势；
③ 支持与服务：除了稳定的技术支持与售后服务，对于SMA这个疾病来说，其他配套检测服务也尤为重要，最好可以提供整体解决方案。

未来发展与趋势

自2021年底SMA天价治疗药被大幅降价纳入医保后，SMA相关基因检测迎来快速发展，2年内陆续3个厂家获批注册证，推动了SMA检测市场的发展。同时近几年SMA防治相关指南共识的陆续发布也指导和规范了国内SMA的防控工作。

虽然国内SMA防控工作在快速推进，但不可否认的是目前国内覆盖人群依然很少，相比欧美国家90%以上的人群接受度，国内的SMA检测接受度目前还有很大提升潜力。但是可以看到目前多方都在积极推进SMA防控工作，不仅出生缺陷防控政策愈加倾斜，而且已经有部分地区将SMA基因检测（免费婚检/孕检）纳入民生工程。同时近几年SMA相关流行病学的研究也发表了很多篇，为后续SMA防控政策提供了坚实的数据基础。

随着对SMA疾病的深入了解、国家对优生优育政策的持续贯彻实施以及更多SMA治疗药物的研发上市和普及，SMA基因检测市场将进一步向前发展。
1) 婚育人群检测率提升：随着临床医生和社会群众对 SMA 疾病的认知不断提升，临床医患接受度将持续上升，婚前/孕前/产前人群SMA检测率必会逐步提升。
2) 新生儿检测更普及：随着 SMA 药物可及性提高和专家共识的发布，以及国内陆续的多中心研究开展，SMA新生儿检测将快速推进，更为普及。
3) 民生项目惠及更广：国家和社会一直致力于提高出生人口素质，《健康中国2030规划纲要》和《健康儿童行动提升计划（2021-2025年）》均提出对严重危害儿童健康的风险因素坚持预防为主，防治结合的原则；提倡早筛查、早诊断、早治疗的防控策略；减少出生缺陷，提倡优生优育。各地政策也将进一步向鼓励生育和优生优育倾斜，更多的区域或将婚前/孕前/产前人群的SMA基因检测列入民生项目实施。

将来，SMA疾病防控将提出更高要求，预防策略将基于三级预防策略，提升广大人群对SMA的疾病认知，完善和优化婚前/孕前/产前人群SMA携带者检测策略，提升新生儿SMA检测和干预率，建立多学科SMA防治体系，促进出生缺陷防控，保障出生人口素质的稳步提升和发展。

参考文献：
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2. 脊髓性肌萎缩症多学科管理专家共识. 中华医学杂志, 2019, 99(19):8
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5. 脊髓性肌萎缩症新生儿筛查专家共识(2023版). 中华医学杂志, 2023,103(27): 2075-2081.
6. 脊髓性肌萎缩症中国三级预防指南. 中华神经科杂志, 2023, 56(5): 476-484.
7. 青少年成人脊髓性肌萎缩症临床诊疗指南. 罕见病研究, 2023, 2(1): 70-84.
8. Prior Thomas W. Carrier screening for spinal muscular atrophy[J]. Genetics in medicine: official journal of the American College of Medical Genetics, 2008, 10(11):840-842
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