知識分享

2013.01.29

地中海貧血之植入前遺傳診斷

/ 分子生物實驗室組長 吳慧美

地中海貧血是世界上最普遍的單基因遺傳疾病之一,其病因是組成血紅素(hemog1obin)的球蛋白(globin)基因發生異常,造成球蛋白製造不足引起貧血。正常成人的血紅素(hemog1obin A, HbA)是由兩個甲型球蛋白(α-globin),兩個乙型球蛋白(β-globin)及一個含鐵色素(heme)所組成,其功能是攜帶氧氣。在胚胎時期及胎兒時期有其他種類球蛋白取代甲型及乙型球蛋白的功能。因發生異常的球蛋白遞因的不同,可將地中海貧血分為甲型(α-)及乙型(β-)兩大類。因為是基因方面的異常,所以此疾病會代代相傳下去。可以利用植入前遺傳診斷(Preimplantation Genetic Diagnosis,PGD)來選擇基因正常的胚胎植入,藉以達到慢慢消除此疾病的目的。

甲型地中海貧血的主要成因是位於第十六對染色體上製造甲型球蛋白的基因大片段的缺失(de1etion),造成甲型球蛋白製造不足而引起貧血。甲型球蛋白基因共有四個,貧血症狀的嚴重程度與幾個基因發生異常有關。甲型球蛋白在胚胎時期開始少量製造,此時由功能相近的其他球蛋白替代來組成血紅素。在胎兒早期(約六週大時)就大量製造,而且無法由其它種類球蛋白替代。若胎兒為帶原者則可以生存下來,但若胎兒是重症,則因甲型球蛋白無法製造而常會胎死腹中。根據缺失的基因片段的位置及大小,貧血的症狀會有不同程度的表現。在台灣,約有4一5%的人口患有甲型地中海貧血。不同的地理位置會有不同的主要特異型,以台灣來說,有95%的甲型地中海貧血患者為東南亞型(South East Asia type ),其餘95%則為秦國型、菲律賓型......等。

乙型地中海貧血是位於第十一對染色體上製造乙型球蛋白(β-hemog1obin)的基因發生點突變(point mutation)所致。全世界目前共發現有兩百多種不同的突變位置。在胎兒時期乙型球蛋白並未大量造,而是由其他種類球蛋白代替其功能。因此即使胎兒是重症患者也不會受到影響。在出生後三個月內乙型球蛋白會大量製造,取代原有替代的球蛋白。乙型地中海貧血與甲型地中海貧血不同之處是乙型球蛋白製造不足可以由其他種球蛋白取代。也跟甲型地中海貧血一樣,某些型的分佈有地理上的特異性。以台灣及大陸沿海人民來說,有四種突變佔了所有乙型地中海貧血患者原因的95%,其餘5%的原因則有十多種型突變。

茂盛醫院試管嬰兒中心對地中海貧血所做的植入前遺傳診斷都是針對95%的異常型做篩檢。若夫妻雙方懷疑都是地中海貧血患者,才會被建議接受這種檢查。我們會先抽父母的血液做檢查,確定父母的基因型。

目前本中心對地中海貧血診斷的方法是聚合酶連鎖反應(polymerase chain reaction, PCR)。先抽出血液中白血球的遺傳物質(DNA),再與特定的引子(primer)配對,由DNA聚合酶將核苷酸組合成一段與原來DNA互補的DNA產物。甲形地中海貧血的聚合酶連鎖反應產物可以直接跑電泳(electrophoresis),乙形地中海貧血的聚合酶連鎖反應產物需先經過限制酶(restriction enzyme)作用,切成特定長度的產物後才跑電泳分析,判斷其基因型。進入試管嬰兒療程後,當胚胎發育至第三天(約八細胞期)時,拿出其中一或二個細胞,因為只有一個細胞,染色體只有兩條所以必須進行兩次聚合酶連鎖反應以增加產物的濃度。若胚胎數夠多,只選擇正常的胚胎植入;或胚胎數不多,則可以與夫妻雙方溝通後考慮植入帶原的胚胎,將來小孩貧血的程度跟父母一樣。

任何的診斷均不可能百分支百正確,這種地中海貧血的植入前遺傳診斷,亦是如此。建議接受診斷的夫妻,在懷孕後還是得接受絨毛膜穿刺檢查,確定胎兒的基因型最為妥當。

▲圖一、甲型地中海貧血之東南亞型的電泳圖
  1. 帶原者
  2. 正常
     
▲圖二、乙型地中海貧血最常見四型的電泳圖
A:-28(A→B)
B:codon17(AAG→TAG)
C:codon 41/42 (TCTT deletion)
D:IVS-2 nt 654 (C→T)
  1. 正常
  2. 帶原者