全外显子组测序接近成为“新家族史”

　　

生物通报道：贝勒医学院分子和人类遗传学儿科学系、人类基因组测序中心和德克萨斯大学健康科学中心的研究人员曾经报道称，在3386名接受全外显子组检测的患者当中，有大约四分之一的患者被诊断为一种已知的遗传疾病。

最近在《Journal of the American Medical Association》（JAMA）发表的一项报道中，由贝勒医学院全基因组实验室主任Yaping Yang和医学遗传实验室高级主管、分子和人类遗传学教授Christine Eng带领的科学小组，在25%的大病例组中发现了一种分子诊断（一种基因突变或疾病相关变异），在这个更大的病例组中，确认了他们一年前在《新英格兰医学杂志》（New England Journal of Medicine）发表的250例初步报告的诊断率。

Eng也将把目前的结果提交到2014年10月21日圣地亚哥举行的美国人类遗传学协会年会。

本文共同作者、贝勒医学院分子和人类遗传学、儿科学教授James R. Lupski博士指出：“我认为，这份报告的结果，总体上将永远改变未来的儿科学和医学实践。将基因组学提升到医生要做的事情名单中之前，只是一个时间问题。这将是新的‘家族史’，让你获得从自每名患者继承的重要变异和引起疾病易感性的新突变。”

事实上，大部分的诊断是在继承一个新突变（卵子或精子中）的患者当中得到的，这个新突变以前没有在其父母中见过。

本文共同作者、贝勒医学院人类基因组测序中心主任Richard Gibbs博士指出：“新基因组方法在临床上的常规应用，不但有益于患者，也会改变我们思考研究的方式。”

Eng报道了2000例患者的详细分析，他指出：“诊断率适用全体未确诊的3386名患者，他们在2012年6月和2014年8月期间接受了全外显子组测序。”

该程序包括，利用新的测序技术（被称为新一代测序）测定患者的DNA，并将其结果与正常参考进行对比。然后，任何的疾病相关突变也与患者的DNA进行比较，以确定是否患儿从父母遗传了该突变，以更好地了解疾病的原因。在这项研究中，全外显子组测序也确定了医生可以临床干预以缓解或消除负面症状的方法，使家庭获得关于可能病程的更多信息。

JAMA论文第一作者Yang说，除了在更大患者组中证明了25%的诊断率之外，这项最新研究还表明，罕见遗传事件可大规模地引发疾病易感性。

疾病的主要原因包括，患者中的新生事件——指首先发生在基因当中的一个单一变化（称为孟德尔突变）、单亲二体（患者继承了来自同一亲本的一个突变的两个拷贝）、嵌合体和拷贝数。

德克萨斯儿童医院临床儿科遗传学家Lupski指出：“临床外显子组测序可以协助诊断各种难以诊断的疾病。”本研究中的许多患者来自于德克萨斯儿童医院获美国的其他医疗中心。

Lupski说：“罕见变异和孟德尔疾病是疾病人群的重要因素。这与群体遗传学家的思维形成了鲜明的对比，他们通过全基因组关联研究，调查常见突变事如何引发疾病易感性的。我们发现，‘罕见变异’聚集实际上可大规模地引发疾病易感性。个体疾病可能是罕见的，但是有成千上万这样的疾病，更多的是通过基因组确定。”

贝勒医学院儿科学和分子人类遗传学教授、贝勒医学院癌症遗传学诊所主任、德克萨斯儿童医院癌症中心成员Sharon Plon博士指出：“我预计，在未来几年内，我们将了解全外显子组测序在成人医学和儿科领域以外的重要性。我们目前正在执行一项NIH支持的临床试验，在儿童癌症患者中进行全外显子组测序，以了解全外显子组测序对这些患者的潜在有效性。”

在对2000名患者的详细研究中，有504名患者接受了分子诊断，其中280名患者具有致病的单个基因突变（常染色体显性），181名患者是常染色隐性（两个突变基因），65名患者是伴X染色体（X染色体突变），另外1名患者被假定是线粒体遗传。在5份病例中，患者从其同一亲本遗传了突变基因的两个拷贝（单亲二体）。在显性突变中，有208个是新生突变，不是遗传自父母，有32个是遗传性的，还有40个是不确定的，因为其父母样本不能用于实验室分析。

在新生突变当中，有5个已证明的嵌合体，表明突变发生在受精后。嵌合体意指，患者有一个小的细胞群，具有与身体大多数细胞不同的遗传模式。

研究人员在504份病例中发现了708个假定的致病变异等位基因，大多数变异是新的且以前没有报道的。值得注意的是，近30%的诊断发生在研究人员过去3年中确定的疾病基因当中。在65份病例中，除了外显子组测序以外，没有可用的基因检测来发现当时的突变基因。

23名患者（大约5%）在两个不同的基因发生了突变，这可以解释患者医疗状况的各个方面。

Eng称：“医生通常试图找到一种诊断，来解释一名患者可能会有的所有问题。我们发现，在某些情况下，患者可能会有两种不同疾病的一个混合表型。这种患者可能有两种不同的罕见遗传性疾病，来解释他们的疾病是在使用全外显子组测序之前的一个意外发现。”

在2000份病例中，研究人员偶然发现了临床上可操作的结果，这些结果可为92名患者带来早期的诊断、筛查或治疗。

作者这样写道：“对于接受分子诊断的25%病例来说，这一信息结束了诊断行程，提供了更多的医疗管理信息，可允许我们更精确地测定生殖风险，但是在相对少的情况下，会为我们带来逆转病情的特定治疗方法。”

（生物通：王英）

延伸阅读：用新一代测序寻找罕见变异 需谨慎

生物通推荐原文摘要：
Molecular Findings Among Patients Referred for Clinical Whole-Exome Sequencing
Importance: Clinical whole-exome sequencing is increasingly used for diagnostic evaluation of patients with suspected genetic disorders.

Objective: To perform clinical whole-exome sequencing and report (1) the rate of molecular diagnosis among phenotypic groups, (2) the spectrum of genetic alterations contributing to disease, and (3) the prevalence of medically actionable incidental findings such as FBN1 mutations causing Marfan syndrome.

Design, Setting, and Patients: Observational study of 2000 consecutive patients with clinical whole-exome sequencing analyzed between June 2012 and August 2014. Whole-exome sequencing tests were performed at a clinical genetics laboratory in the United States. Results were reported by clinical molecular geneticists certified by the American Board of Medical Genetics and Genomics. Tests were ordered by the patient’s physician. The patients were primarily pediatric (1756 [88%]; mean age, 6 years; 888 females [44%], 1101 males [55%], and 11 fetuses [1% gender unknown]), demonstrating diverse clinical manifestations most often including nervous system dysfunction such as developmental delay.

Main Outcomes and Measures: Whole-exome sequencing diagnosis rate overall and by phenotypic category, mode of inheritance, spectrum of genetic events, and reporting of incidental findings.

Results: A molecular diagnosis was reported for 504 patients (25.2%) with 58% of the diagnostic mutations not previously reported. Molecular diagnosis rates for each phenotypic category were 143/526 (27.2%; 95% CI, 23.5%-31.2%) for the neurological group, 282/1147 (24.6%; 95% CI, 22.1%-27.2%) for the neurological plus other organ systems group, 30/83 (36.1%; 95% CI, 26.1%-47.5%) for the specific neurological group, and 49/244 (20.1%; 95% CI, 15.6%-25.8%) for the nonneurological group. The Mendelian disease patterns of the 527 molecular diagnoses included 280 (53.1%) autosomal dominant, 181 (34.3%) autosomal recessive (including 5 with uniparental disomy), 65 (12.3%) X-linked, and 1 (0.2%) mitochondrial. Of 504 patients with a molecular diagnosis, 23 (4.6%) had blended phenotypes resulting from 2 single gene defects. About 30% of the positive cases harbored mutations in disease genes reported since 2011. There were 95 medically actionable incidental findings in genes unrelated to the phenotype but with immediate implications for management in 92 patients (4.6%), including 59 patients (3%) with mutations in genes recommended for reporting by the American College of Medical Genetics and Genomics.

Conclusions and Relevance: Whole-exome sequencing provided a potential molecular diagnosis for 25% of a large cohort of patients referred for evaluation of suspected genetic conditions, including detection of rare genetic events and new mutations contributing to disease. The yield of whole-exome sequencing may offer advantages over traditional molecular diagnostic approaches in certain patients.