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原创 二代测序 (高通量测序)技术在智力障碍/发育迟缓中的临床

邱文娟 主任医师 新华医院 儿童内分泌遗传科
2019-01-30 766人已读
邱文娟 主任医师
新华医院

智力障碍/全面发育迟缓 指发育阶段出现的认知和适应行为障碍,是一组常见的神经发育障碍性疾病,其患病率在全世界人群中约为1.0%。智障用于诊断5岁及以上的儿童,此时相关的发育评估方法已比较稳定可靠;全面发育迟缓用于诊断5岁以下的儿童,其诊断标准为患者在大运动、精细运动、言语/语言、认知、个人社交和适应性等发育能区中,存在2个或2个以上能区的落后,多数发育迟缓患者可能发展为智障。识别智障的病因可以有针对性的对患者进行诊治。智障的病因复杂,既有环境因素也有各种遗传因素。遗传因素在病因构成中日显突出。临床应用主要集中在智障的分子诊断方面。上海交通大学医学院附属新华医院儿童内分泌遗传科邱文娟

一、智障的遗传因素及检测方法

2/3的智障是由遗传因素所致,人类孟德尔遗传数据库(OMIM)找出2108种明确遗传原因的与智障相关的遗传病。导致这些疾病的遗传因素可分为四种:染色体异常、拷贝数变异(CNV)、小尺度突变及其他遗传突变。(1)染色体异常是染色体数目和结构的突变,可通过染色体核型分析检测,比如21号染色体三体导致唐氏综合征。(2)拷贝数异常是指基因组中的片段发生了重复或者缺失,这个片段的大小比染色体变异小,需要染色体微阵列分析(chromosomal microarray analysis, CMA)进行检测。(3)小尺度突变顾名思义导致疾病的突变长度很短,通常小于100 bp,这类突变通常只影响一个基因,通过Sanger测序或者高通测序(NGS)检测。(4)其他突变包括线粒体突变,三核苷酸重复数目异常以及表观遗传学异常等,无法归纳到前面的类型。例如常见的脆性X综合征。

CMA2010年开始被多国的医学遗传学会推荐为智障的一线检测手段,诊断率在8%22%之间。CMA作为对以下临床表型的疾病作为一线检测手段:不明原因的智力落后和(或)发育迟缓,非已知综合征的多发畸形,自闭症谱系障碍。CMA可以将基因组中的CNV和大部分染色体异常检测出来,但是无法检测染色体易位及倒位这样的平衡突变,同时也无法检测出小尺度突变。在新华医院儿内分泌/遗传分子诊断实验室,智障的诊断率为28%。近年来,高通量测序成为智障分子诊断的一大常规检测方法。

二、 基于高通量测序技术(二代测序技术)的检测方法及选择

基于高通测序的检测方法有三种:panel测序、外显组测序(WES)和全基因组测序(WGS)。由于WGS数据量大,价格贵,目前在临床分子诊断中应用较多的是panel测序和WESPanel测序探针是检测者根据经验和文献设计的,捕获智障相关基因,检测区域小,价格低,且分析简单。但是panel测序只能测到探针区域基因,无法找出探针以外的新智障基因上的突变的。医生及实验室需要经常关注Panel设计的时间和所覆盖的范围。而经常更换探针设计会导致前后实验数据缺乏可比性,并且经济性不高,因此我们更推荐WES,特别是家系WES,即trio-WES尤其针对智障这类遗传异质性非常高的疾患,家系全外是其首选。

WES捕获的是所有的编码区,包括了尽可能多的基因,数据可扩展性好。在分析时可以选择类似panel测序只分析智障相关基因,也可以全面分析,如果有新报道的致病基因可以从已测序的数据中很快的找出,不需再额外进行实验测序。WES是我们实验室主要的智障分子诊断技术。trio-WES的诊断效率比单纯先证者WES高,并且可以减少后续验证,加快报告出具的速度。

总之,随着遗传检测技术的发展,智障这类高异质性疾病的诊断越来越依赖于分子诊断,目前CMA是智障的首选技术, NGS特别是WES作为补充检测小尺度突变。WES在检测小尺度突变的同时也可以检测CNV,因此有可能会成为下一个推荐的智障分子诊断技术。随着数据分析能力的进步,算法及分析工具的更新以及测序价格的降低,WGS有可能发挥其检测上的优势,在临床上得到应用。

(本科普文章由新华医院小儿内分泌遗传科孙昱副研究员提供) 


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邱文娟 主任医师

新华医院 儿童内分泌遗传科

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