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智因东方译:传统的基因检测与现代基因检测技术对比


来源:乐橙娱乐官网 | 时间:2018-09-09

  传统的基因检测。在过去,临床遗传学主要依赖两种类型的基因检测:高度集中于分子区域的高分辨率的单基因检测和全基因组低分辨率的细胞遗传学检测 (FIG. 2a)。在单基因分子检测中,根据患者的临床表现选择特定基因进行Sanger测序或基因分型。通过这种检测得到确诊的概率,取决于医师正确识别病症的潜在遗传病因,并选择正确的检测方案。因此,单基因分子检测最适合用于诊断由一个或少数几个基因突变导致的高度特异的临床表型。例如,大多数“经典”遗传病是用这种方法进行诊断的,如囊性纤维化(由CFTR变异引起)或Duchenne型肌营养不良症(由DMD变异引起), 而低分辨率全基因组检测方法,例如G显带显微镜核型分析(分辨率约为5-7Mb),可以用于诊断常见的三倍体异常和染色体部分结构非整倍体异常,还包括一些明显散发的发育障碍性疾病,后者往往由于染色体部分结构发生了罕见的重复或独特的大片段的不平衡所导致。较小一些的结构性变异,例如拷贝数变异(CNVs),可以通过基因组微阵列的方法来进行分子核型检测,这种方法的分辨率通常可达50-100kb。基因组微阵列可检测到基因组中任何位置的致病性CNVs,包括与微缺失和/或微重复综合征相关的重复发生的变异。然而与NGS相比,这些检测技术诊断敏感性较低,仅能诊断出约10%的儿科罕见病患儿。

  现代基因检测技术。NGS技术能够对多个基因, 进行大规模的平行测序,这使得临床遗传学 发生了革命性的变化。临床医生现在可以要求同时对多个基因、甚至全外显子组或全基因组进行测序,而非仅仅选择对单个基因或单一类型的变异进行检测。这种高分辨率的全基因组检测方法结合了单分子检测和全基因组细胞遗传学检测的优点(FIG.2a)。

  许多儿科疾病是由众多不同基因中的一种基因变异引起的,因此,对多个基因同时测序可以进行快速且全面的分子遗传学分析。举例来说,Bardet- Biedl综合征可能是由20多个基因的变异引起的,其临床表型难以区分; 同样,先天性感音神经性听力障碍的致病变异也有很多,其在临床上难以区分,但在分子遗传学上却存在显著差异。针对这些情况,对所有已知的致病基因同时进行检测将能改善并加速诊断进程。

  NGS对于可能由基因组的上千个基因的任何一个的单核苷酸变异(SNV),或小的插入和/或缺失(indels)导致的罕见发育障碍性疾病的诊断特别有用。依次地检测每个候选基因已不再是可行的方法 (FIG. 2b)。以NGS应用于婴儿型癫痫性脑病的基因诊断为例,婴儿型癫痫性脑病是可由数十种基因中的任何一种基因变异导致的一类异质性疾病,在NGS的驱动下,该疾病在2012年至2015年间已发现和鉴定出31个新的致病基因。NGS技术检测SNVs和indels的敏感性非常高,虽然Sanger测序仍被许多实验室认为是金标准,但实际证明NGS技术可能更优越,尤其是在检测杂合性变异和嵌合体变异方面,杂合性变异是指目标变异仅出现在染色体对中的一个拷贝上,嵌合体变异是指仅在个体中部分细胞亚群中出现的变异。(译者注:这里对Sanger测序和NGS的比较性论述非常关键,Sanger测序的敏感性存在局限,Sanger测序验证时常会对NGS检出的杂合变异和嵌合体变异给出假阴性的结果)

  NGS数据也可以用来检测CNVs和其他的结构性变异,尽管在这方面NGS分析的有效性目前还落后于微阵列。然而,经过优化的基因panel采用NGS深度测序对于检测小的外显子缺失(<10kb) 已证明非常有用,而这部分变异往往容易被低分辨率微阵列检测所遗漏,同时WES和WGS两种方法均已成功用于检测大的CNVs(>500 kb)。对发育障碍性疾病的患儿进行WES或WGS 检测之前,是否进行基因组微阵列检测的问题目前尚未解决,因为各个检测的敏感性和特异性取决于所选择检测方法的特性、分析流程的部署以及对不同大小CNVs的诊断率。

  虽然NGS技术能对基因组上每一个基因和每一个顺式调控元件(CRE)进行测序,但儿科临床报道通常关注那些已知与儿童期发病的罕见病相关的基因的变异。然而,基因组中约70%的基因和几乎所有的CREs在人类健康和发育中的功能仍然未知,因此可能导致疾病的许多变异通常不会被报道,因为这些变异在分析时出现在未知疾病相关性的基因上。此外,短读长的NGS无法可靠地检测出三碱基重复扩增,而这涉及到儿科疾病如脆性X综合征、先天性肌强直性营养不良和Friedreich共济失调等疾病的诊断。另外,NGS对小片段CNVs的检测通常表现也较差,如外显子缺失或重复的检测,这是某些疾病如杜氏肌营养不良 和脊髓性肌萎缩症(SMA)1型的主要致病原因。合子后的嵌合体变异在低覆盖率的检测数据中经常会被遗漏,这类病例中受累患儿经常是de novo变异引起的,也有可能遗传自未发病的嵌合体的父亲或母亲。因此,至关重要的是要回顾审核每份报告可能缺失的数据,并确定检测和/或分析是否覆盖了所有相关基因,和是否检测了通常与该疾病相关的所有变异类型。返回搜狐,查看更多

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