PacBio长读长测序助力神经发育障碍的诊断

美国HudsonAlpha生物技术研究所和阿拉巴马大学伯明翰分校的科学家近日在预印本网站bioRxiv上发表文章。他们利用PacBio高度准确的长读长测序对罕见的神经发育障碍进行诊断，以确定引起疾病的遗传变异。

　　

美国HudsonAlpha生物技术研究所和阿拉巴马大学伯明翰分校的科学家近日在预印本网站bioRxiv上发表了一篇标题为“Long-read genome sequencing for the diagnosis of neurodevelopmental disorders”的文章。他们利用PacBio高度准确的长读长测序对罕见的神经发育障碍进行诊断，以确定引起疾病的遗传变异。

神经发育障碍（NDD）包括智力障碍、全面发育迟缓和孤独症谱系障碍，是导致多种身体和智力残疾的异质性疾病，大约会影响1-3％的儿童，是一种罕见病。许多NDD都是由于基因组上大范围的遗传变异而产生的，已知发现了数百种与NDD相关的基因变异。

全外显子组和全基因组测序已被证明是诊断NDD的有效工具，但仍然有许多病例无法通过NGS测序找到对应的遗传变异。研究人员认为，这可能是由于传统的短读长测序很难或无法检测到很多遗传变异。

这项研究涉及到六个家系（trio），每个家系包括患有神经发育障碍的孩子以及他们的父母。之前，他们曾借助短读长测序技术完成基因组测序，但并没有找到有用的线索。研究人员称，对于所有病例，测序都没有发现致病性的遗传变异。为此，他们转向了PacBio平台进行长读长的全基因组测序。

对于这六个家系，研究人员在Sequel II测序系统上以HiFi模式开展SMRT测序。每个先证者的平均覆盖度为30倍，而亲本的平均覆盖度为16倍。研究小组发在分析结构变异后发现，每个家系总共检测出56,000个结构变异，而每个孩子平均携带近60个新发的候选变异。

在一个先证者中，研究小组发现CDKL5基因内含子中存在近7,000个碱基的新发插入。由于CDKL5基因与早期婴儿癫痫性脑病相关，故研究人员将这一事件列为候选变异体。他们发现，插入导致编码外显子重复，并预计导致移码和功能丧失。转录物分析证实，重复的外显子在先证者中会被剪接成mRNA。

在第二个先证者中，研究小组发现了新发的结构变异，该变异影响到DGKB和MLLT3这两个基因。转录分析表明，先证者7号染色体上少了一个250 kb的片段，含有DGKB 的三个编码外显子，而这个片段插入到9号染色体的MLLT3内含子中。qPCR分析表明，先证者的MLLT3表达水平不到其父母的三分之二。有意思的是，该变异被分类为意义不明（VUS）的变异。

研究人员表示，这项研究证实了长读长基因测序对罕见病研究的价值。由于HiFi测序除了可以检测到通过NGS检测到的所有变异之外，还可以捕获NGS不能检测的复杂的结构变异，未来，它很有可能成为罕见疾病遗传学中开展临床研究和诊断检测的强大一线工具。

原文检索

Long-read genome sequencing for the diagnosis of neurodevelopmental disorders

doi: https://doi.org/10.1101/2020.07.02.185447